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  • 2021-01-05 20:42:35

    这学期做的一个课设,在web的基础上加入了简单的聚类算法,并将其可视化。采用springboot+freemarker完成,可视化采用echarts。算是对自己学习web以来的转化实践吧。

    代码地址米其林餐厅数据挖掘管理系统

    具体都在README.md中说的很清楚。寒假有时间大概会增加一些内容,目前的登录只进行了简单的用户名及密码匹配,没有权限控制,后面可能会用spring security重写,也可能就这么搁着了,还是太懒了。前端的话,因为对css只是简单了解,不能很好的用它来写界面,就用了bootstrap的模板简单修改了一下。考完试会把这篇博客扩充一下,从导入数据开始,一步步重新实现项目,很仔细那种。这个项目完全是自己写的,没啥参考价值,权当记录。


    寒假想干的事太多了,要准备考研,还要把剩下的科三科四学完,还打算学一学python,下学期课设还是有关神经网络的,完全没有接触过,今年数据挖掘、视频大数据分析还有编译原理简直榨干了我。


    学无止境,共勉

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    利用Python数据挖掘和机器学习的概述

    前言:

    本文主要描述了使用Python进行数据挖掘业务的优势并介绍了相关的数据处理工具包pandas和机器学习算法库scikit-learn。

    为什么使用python进行数据分析?

    对很多人来说,Python是一种很容易让人喜爱的语言,自从1991年Python创始以来, Python已经是最受欢迎的动态编程语言之一,其他的类似语言还有Perl,Ruby等等,Python和Ruby变的特别流行是因为他们拥有庞大的网页框架,例如Django(Python),可以方便的搭建网站,这些语言被称为“脚本语言”因为他们经常被用来做一些短小精悍的程序和编写脚本,与底层语言C/C++搭配可以发挥很大的作用。我不喜欢“脚本语言”这个叫法,因为这种叫法包含着这些语言无法胜任任务指向性的软件的意味。在解释执行语言当中,Python以其强大而活跃的科学计算社区而著称,最近几年,Python科学计算方面的功能在工业界和科学研究界中的应用显著增长。

    在数据分析和交互,以及数据挖掘和可视化方面,Python不可避免的被拿来与其他一些主流的广泛使用的开源或商用的编程语言和数据挖掘工具进行比较,例如R(前面几篇文章对R语言进行了调研),MATLAB,SAS,Stata等,最近几年Python在相关的扩展库的帮助下(主要是pandas)已经成为完成数据操控任务强有力的工具,再加上Python相比于其他语言和工具(上述)更加主流的优势,使得python成为了一个用来构建以数据为中心的应用软件的良好选择

    Python作为胶水的优势

    Python的成功有一部分归结于python作为一个科学计算平台而且拥有对C,C++,FORTRAN代码良好的集成上,大多数现代科学计算环境都有一些遗留下来的C,FORTRAN库来计算一些线性代数,最优化,组合数学,快速傅立叶变换等方面的算法,很多企业和国家实验室也利用python来粘合那些已经使用了30多年的遗留软件系统。

    大多数工程代码都是由只占代码量很小一部分却占去大量运行时间的核心代码和占了代码量大部分但运行次数不多的“胶水”代码组成的,通常情况下,胶水代码的运行时间是比较微不足道的,我们通常将努力用在对核心代码的优化上来突破计算速度的瓶颈,

    所以这时候需要讲核心代码转为一些速度较快的底层语言比如说C

    最近,the Cython project已经成为了一种受欢迎的方式来使用python构建可以快速编译和扩展的应用,并且集成了C/C++代码来提升性能。

    解决“两种语言”的问题

    在很多组织当中,有一种相当普遍的情况是在研究,测试新idea,雏形描述时使用一种专注于计算的语言比如说MATLAB或者R然后将这些想法变为一个大的产品系统的一个接口,通常这个产品系统通常是用的C++或者JAVA写的,现在大家发现Python不仅可以用来进行研究和雏形的描述,还可以用来构建实际的生产系统,

    越来越多的企业意识到通过python让技术人员和科研人员使用同一种语言的好处。

    python的缺点

    尽管python是搭建计算指向型应用软件和大部分普通用途的系统的完美环境,但是下面几点python存在短板

    运行速度

    python作为解释执行语言,这一点意味着python代码比同样的用编译型语言写成的代码要慢,比如在一些高频率交易系统中,需要较高的运行速度,这时需要用C++来编写,但是数据挖掘业务当前的构思应用场景例如用户离网和增值业务推荐主要是用SCF生成的数据进行训练然后进行预测,所以对运算速度要求不高。

    并发性

    python并不是一种适合做高并发和多线程应用的语言,原因是python自身的GIL机制,(GIL机制在此处不多描述),但是我们的业务场景并不直接使用python来做多线程,而是利用SCF(C++)具有高并发的特点,可以方便的进行多线程调用python,所以这个缺点在我看来也不造成影响

    并且随着各个开源框架的实现,使用python做并发也不是不可以

    进行数据挖掘工作必要的python库

    Numpy

    Numpy是Numerical Python的缩写,是利用python进行科学计算的最基础的包,包含了实现算法所必需的数据结构

    快速而高效的多维数组对象:ndarry

    提供多种多维数组运算的方法

    对基于多维数组的数据集合读写到硬盘的工具

    线性代数运算符,傅立叶变换,随机数生成

    将C/C++,FORTRAN代码集成到python中的工具

    Numpy除了提供给python快速计算多维数组(矩阵)运算能力,多维数组还有一个主要用途是用来做在算法间传递数据的容器,对数值型数据来说,Numpy的多位数组在存储和计算数据时是一种比其他python内置类型有效很多的方式,而且,用底层语言写成的库,比如C或者FORTRAN,可以直接操纵多维数组中的数据。

    pandas

    pandas提供了丰富的数据结构和函数,可以对结构化数据进行快速简易并且易于表达的处理工作,pandas严格的要素使python成为了一种强力并且高产的数据分析环境,经常被使用的pandas主要对象是DataFrame(数据框)——一种二维表,拥有行列标签并且按列存储,例如

    ![Data Frame](/Users/wenxiaole/Desktop/QQ20150416-1@2x.png =500x)

    pandas把Numpy在多维数组运算方面良好的表现和对电子表格(xls)和关系型数据库灵活操作特点结合了起来(这一点很重要,因为要对从关系型数据库到处的结果进行直接操纵),pandas提供了复杂精细的索引功能可以进行矩阵的行,列变换,切片,切块,聚合,挑选特定数据子集的操作。

    对于金融行业的用户,pandas提供了大量适用于金融数据的高性能时间序列功能和工具。

    对于使用R语言进行统计计算的用户,肯定不会对DataFrame这个名字感到陌生,

    因为它源自于R的data,frame对象,但是这两对象并不相同,R的data.frame对象所提供的功能只是DataFrame对象所提供的功能的一个子集。

    matplotlib

    matplotlib是最流行的用于绘制数据图表的python库,目前有一个庞大的开发人员团队维护,它非常适合创建出版物上的图标,它跟IPython结合得很好,因而提供了一种非常好用的交互式数据回吐环境,绘制的图标也是交互式的。可以利用绘图窗口的工具栏放大图标中的某个区域或对整个图标进行平移浏览。

    IPython

    IPython是python科学计算标准工具集的组成部分,它将其它所有的东西联系到了一起,它为交互式和探索式计算提供了一个强健而高效的环境,它是一个增强版的python shell,目的是提高编写,测试,调试python代码的速度,它主要用于交互式数据处理和利用matplotlib对数据进行可视化处理。

    除标准的基于终端的IPython shell外,该项目还提供了:

    一个类似于Mathematica的HTML笔记本

    一个基于Qt框架的GUI控制台,其中含有绘图,多行编辑以及语法高亮等功能

    用于交互式并行和分布式计算的基础架构

    SciPy

    SciPy是一组专门解决科学计算中各种标准问题域的包的集合,主要包括下面这些包:

    scipy.integrate:数值积分和微分方程求解器

    scipy.linalg:扩展了有numpy.linalg提供的线性代数例程和矩阵分解功能

    scipy.optimize:函数优化器以及根查找算法

    scipy.signal:信号处理工具

    scipy.sparse: 稀疏矩阵和稀疏线性系统求解器

    scipy.special:实现了许多数学函数的包装器

    scipy.stats: 标准连续和离散概率分布,各种统计检验方法以及更好的描述统计法

    scipy.weave: 利用内联C++代码加速数组计算的工具

    NumPy和SciPy的有机结合完全可以替代MATLAB的计算功能

    scikit-learn

    scikit-learn是一个强大的基于python的机器学习数据挖掘算法库,封装了基本所有主流的机器学习算法并且使用起来规整方便。开源并且可供商业应用,它依赖于NumPy,SciPy,matplotlib,基于BSD开源许可证,这个项目最早由DavidCournapeau在2007年发起的,目前也是由很多活跃的社区自愿者进行维护,并且拥有谷歌的经费。

    scikit-learn在工业界已经被很多有数据挖掘需求的企业所采纳,下面这些企业已经在他们的数据挖掘业务中使用scikit-learn,其中有电信企业,业务场景与我们的类似

    scikit-learn的基本功能主要被分为六个部分,分类,回归,聚类,数据降维,模型选择,数据预处理,具体可以参考官方网站上的文档。

    展开全文
  • K-Means算法介绍实现 使用聚类算法对公司客户价值进行自动划分案例实战 关联分析问题应用场景介绍 Apriori算法介绍 FP-Growth算法介绍 使用关联分析算法解决课程的个性化推荐问题 作业练习:使用关联分析算法解决...
  • 2020东京奥运会数据分析可视化程序,jupyter 参考kaggle上的历史数据进行建模预测,不管是多少年份的奥运会都可以作为参考 包含完整的数据集,可以方便快捷运行...可以用作于课程设计数据分析作业),或者大作业。
  • 数据挖掘与机器学习技术简介 2. Python数据预处理实战 3. 常见分类算法介绍 4. 对鸢尾花进行分类案例实战 5. 分类算法的选择思路技巧 一、数据挖掘与机器学习技术简介 什么是数据挖掘数据...

    本文包含了五个知识点:

    1. 数据挖掘与机器学习技术简介

    2. Python数据预处理实战

    3. 常见分类算法介绍

    4. 对鸢尾花进行分类案例实战

    5. 分类算法的选择思路与技巧

    一、数据挖掘与机器学习技术简介

    什么是数据挖掘?数据挖掘指的是对现有的一些数据进行相应的处理和分析,最终得到数据与数据之间深层次关系的一种技术。例如在对超市货品进行摆放时,牛奶到底是和面包摆放在一起销量更高,还是和其他商品摆在一起销量更高。数据挖掘技术就可以用于解决这类问题。具体来说,超市的货品摆放问题可以划分为关联分析类场景。

    在日常生活中,数据挖掘技术应用的非常广泛。例如对于商户而言,常常需要对其客户的等级(svip、vip、普通客户等)进行划分,这时候可以将一部分客户数据作为训练数据,另一部分客户数据作为测试数据。然后将训练数据输入到模型中进行训练,在训练完成后,输入另一部分数据进行测试,最终实现客户等级的自动划分。其他类似的应用例子还有验证码识别、水果品质自动筛选等。最后,如果你的时间不是很紧张,并且又想快速的python提高,最重要的是不怕吃苦,建议你可以价位@762459510 ,那个真的很不错,很多人进步都很快,需要你不怕吃苦哦!大家可以去添加上看一下~

    那么机器学习技术又是什么呢?一言以蔽之,凡是让机器通过我们所建立的模型和算法对数据之间的关系或者规则进行学习,最后供我们利用的技术都是机器学习技术。其实机器学习技术是一个交叉的学科,它可以大致分为两类:传统的机器学习技术与深度学习技术,其中深度学习技术包含了神经网络相关技术。在本次课程中,着重讲解的是传统的机器学习技术及各种算法。

    由于机器学习技术和数据挖掘技术都是对数据之间的规律进行探索,所以人们通常将两者放在一起提及。而这两种技术在现实生活中也有着非常广阔的应用场景,其中经典的几类应用场景如下图所示:

    图片

    1、分类:对客户等级进行划分、验证码识别、水果品质自动筛选等

    机器学习和数据挖掘技术可以用于解决分类问题,如对客户等级进行划分、验证码识别、水果品质自动筛选等。

    以验证码识别为例,现需要设计一种方案,用以识别由0到9的手写体数字组成的验证码。有一种解决思路是,先将一些出现的0到9的手写体数字划分为训练集,然后人工的对这个训练集进行划分,即将各个手写体映射到其对应的数字类别下面,在建立了这些映射关系之后,就可以通过分类算法建立相应的模型。这时候如果出现了一个新的数字手写体,该模型可以对该手写体代表的数字进行预测,即它到底属于哪个数字类别。例如该模型预测某手写体属于数字1的这个类别,就可以将该手写体自动识别为数字1。所以验证码识别问题实质上就是一个分类问题。最后,如果你的时间不是很紧张,并且又想快速的python提高,最重要的是不怕吃苦,建议你可以价位@762459510 ,那个真的很不错,很多人进步都很快,需要你不怕吃苦哦!大家可以去添加上看一下~

    水果品质的自动筛选问题也是一个分类问题。水果的大小、颜色等特征也可以映射到对应的甜度类别下面,例如1这个类别可以代表甜,0这个类别代表不甜。在获得一些训练集的数据之后,同样可以通过分类算法建立模型,这时候如果出现一个新的水果,就可以通过它的大小、颜色等特征来自动的判断它到底是甜的还是不甜的。这样就实现了水果品质的自动筛选。

    2、回归:对连续型数据进行预测、趋势预测等

    除了分类之外,数据挖掘技术和机器学习技术还有一个非常经典的场景——回归。在前文提到的分类的场景,其类别的数量都有一定的限制。比如数字验证码识别场景中,包含了0到9的数字类别;再比如字母验证码识别场景中,包含了a到z的有限的类别。无论是数字类别还是字母类别,其类别数量都是有限的。

    现在假设存在一些数据,在对其进行映射后,最好的结果没有落在某个0、1或者2的点上,而是连续的落在1.2、1.3、1.4…上面。而分类算法就无法解决这类问题,这时候就可以采用回归分析算法进行解决。在实际的应用中,回归分析算法可以实现对连续型数据进行预测和趋势预测等。

    3、聚类:客户价值预测、商圈预测等

    什么是聚类?在上文中提过,要想解决分类问题,必须要有历史数据(即人为建立的正确的训练数据)。倘若没有历史数据,而需要直接将某对象的特征划分到其对应的类别,分类算法和回归算法无法解决这个问题。这种时候有一种解决办法——聚类,聚类方法直接根据对象特征划分出对应的类别,它是不需要经过训练的,所以它是一种非监督的学习方法。最后,如果你的时间不是很紧张,并且又想快速的python提高,最重要的是不怕吃苦,建议你可以价位@762459510 ,那个真的很不错,很多人进步都很快,需要你不怕吃苦哦!大家可以去添加上看一下~

    在什么时候能用到聚类?假如数据库中有一群客户的特征数据,现在需要根据这些客户的特征直接划分出客户的级别(如SVIP客户、VIP客户),这时候就可以使用聚类的模型去解决。另外在预测商圈的时候,也可以使用聚类的算法。

    4、关联分析:超市货品摆放、个性化推荐等

    关联分析是指对物品之间的关联性进行分析。例如,某超市内存放有大量的货品,现在需要分析出这些货品之间的关联性,如面包商品与牛奶商品之间的关联性的强弱程度,这时候可以采用关联分析算法,借助于用户的购买记录等信息,直接分析出这些商品之间的关联性。在了解了这些商品的关联性之后,就可以将之应用于超市的商品摆放,通过将关联性强的商品放在相近的位置上,可以有效提升该超市的商品销量。

    此外,关联分析还可以用于个性化推荐技术。比如,借助于用户的浏览记录,分析各个网页之间存在的关联性,在用户浏览网页时,可以向其推送强关联的网页。例如,在分析了浏览记录数据后,发现网页A与网页C之间有很强的关联关系,那么在某个用户浏览网页A时,可以向他推送网页C,这样就实现了个性化推荐。

    5、自然语言处理:文本相似度技术、聊天机器人等

    除了上述的应用场景之外,数据挖掘和机器学习技术也可以用于自然语言处理和语音处理等等。例如对文本相似度的计算和聊天机器人。

    二、Python数据预处理实战

    在进行数据挖掘与机器学习之前,首先要做的一步是对已有数据进行预处理。倘若连初始数据都是不正确的,那么就无法保证最后的结果的正确性。只有对数据进行预处理,保证其准确性,才能保证最后结果的正确性。最后,如果你的时间不是很紧张,并且又想快速的python提高,最重要的是不怕吃苦,建议你可以价位@762459510 ,那个真的很不错,很多人进步都很快,需要你不怕吃苦哦!大家可以去添加上看一下~

    数据预处理指的是对数据进行初步处理,把脏数据(即影响结果准确率的数据)处理掉,否则很容易影响最终的结果。常见的数据预处理方法如下图所示:

    图片

    1、缺失值处理

    缺失值是指在一组数据中,某行数据缺失的某个特征值。解决缺失值有两种方法,一是将该缺失值所在的这行数据删除掉,二是将这个缺失值补充一个正确的值。

    2、异常值处理

    异常值产生的原因往往是数据在采集时发生了错误,如在采集数字68时发生了错误,误将其采集成680。在处理异常值之前,自然需要先发现这些异常值数据,往往可以借助画图的方法来发现这些异常值数据。在对异常值数据处理完成之后,原始数据才会趋于正确,才能保证最终结果的准确性。

    3、数据集成

    相较于上文的缺失值处理和异常值处理,数据集成是一种较为简单的数据预处理方式。那么数据集成是什么?假设存在两组结构一样的数据A和数据B,且两组数据都已加载进入内存,这时候如果用户想将这两组数据合并为一组数据,可以直接使用Pandas对其进行合并,而这个合并的过程实际上就是数据的集成。

    接下来以淘宝商品数据为例,介绍一下上文预处理的实战。

    在进行数据预处理之前,首先需要从MySQL数据库中导入淘宝商品数据。在开启MySQL数据库之后,对其中的taob表进行查询,得到了如下的输出:

    图片

    可以看到,taob表中有四个字段。其中title字段用于存储淘宝商品的名称;link字段存储淘宝商品的链接;price存储淘宝商品的价格;comment存储淘宝商品的评论数(一定程度上代表商品的销量)。最后,如果你的时间不是很紧张,并且又想快速的python提高,最重要的是不怕吃苦,建议你可以价位@762459510 ,那个真的很不错,很多人进步都很快,需要你不怕吃苦哦!大家可以去添加上看一下~

    那么接下来如何将这些数据导入进来?首先通过pymysql连接数据库(如果出现乱码,则对pymysql的源码进行修改),连接成功后,将taob中的数据全部检索出来,然后借助pandas中的read_sql()方法便可以将数据导入到内存中。

    read_sql()方法有两个参数,第一个参数是sql语句,第二个参数是MySQL数据库的连接信息。具体代码如下图:

    图片

    1、缺失值处理实战

    对缺失值进行处理可以采用数据清洗的方式。以上面的淘宝商品数据为例,某件商品的评论数可能为0,但是它的价格却不可能为0。然而实际上在数据库内存在一些price值为0的数据,之所以会出现这种情况,是因为对部分数据的价格属性没有爬到。

    那么如何才能判断出这些数据出现了缺失值呢?可以通过以下的方法来进行判别:

    首先对于之前的taob表调用data.describe()方法,会出现如下图所示的结果:

    图片

    如何看懂这个统计结果?第一步要注意观察price和comment字段的count数据,如果两者不相等,说明一定有信息缺失;如果两者相等,则暂时无法看出是否有缺失情况。例如price的count为9616.0000,而comment的count为9615.0000,说明评论数据至少缺失了一条。

    其他各个字段的含义分别为:mean代表平均数;std代表标准差;min代表最小值;max代表最大值。

    那么如何对这些缺失数据进行处理?一种方法是删掉这些数据,还有一种方法是在缺失值处插入一个新值。第二种方法中的值可以是平均数或者中位数,而具体使用平均数还是中位数需要根据实际情况来决定。例如年龄这个数据(1到100岁),这类平稳、变化的级差不大的数据,一般插入平均数,而变化的间隔比较大的数据,一般插入中位数。

    处理价格的缺失值的具体操作如下:

    图片

    2、异常值处理实战

    跟缺失值的处理过程类似,想要处理异常值,首先要发现异常值。而异常值的发现往往是通过画散点图的方法,因为相似的数据会在散点图中集中分布到一块区域,而异常的数据会分布到远离这块区域的地方。根据这个性质,可以很方便的找到数据中的异常值。具体操作如下图:

    图片

    首先需要从数据中抽出价格数据和评论数据。通常的做法可以借助循环去抽取,但是这种方法太复杂,有一种简单的方法是这个数据框进行转置,这时候原先的列数据就变成了现在的行数据,可以很方便的获取价格数据和评论数据。接下来通过plot()方法绘制散点图,plot()方法第一个参数代表横坐标,第二个参数代表纵坐标,第三个参数代表图的类型,”o”代表散点图。最后通过show()方法将其展现出来,这样就可以直观的观测到离群点。这些离群点对数据的分析没有帮助,在实际操作中往往需要将这些离群点代表的数据删除或者转成正常的值。下图是绘制的散点图:

    图片

    根据上图所示,将评论大于100000,价格大于1000的数据都处理掉,就可以达到处理异常值的效果。而具体的两种处理方法的实现过程如下:

    第一种是改值法,将其改为中位数、平均数或者其他的值。具体操作如下图所示:

    图片

    第二种是删除处理法,即直接删除这些异常数据,也是推荐使用的一种方法。具体操作如下图所示:

    图片

    3、分布分析

    分布分析是指对数据的分布状态进行分析,即观察其是线性分布还是正态分布。一般采用画直方图的方式来进行分布分析。直方图的绘制有以下几个步骤:计算极差、计算组距和绘制直方图。具体的操作如下图所示:

    图片

    其中,借助arrange()方法来制定样式,arrange()方法第一个参数代表最小值,第二个参数代表最大值,第三个参数代表组距,接下来使用hist()方法来绘制直方图。最后,如果你的时间不是很紧张,并且又想快速的python提高,最重要的是不怕吃苦,建议你可以价位@762459510 ,那个真的很不错,很多人进步都很快,需要你不怕吃苦哦!大家可以去添加上看一下~

    taob表中的淘宝商品价格直方图如下图所示,大致上符合正态分布:

    图片

    taob表中的淘宝商品评论直方图如下图所示,大致上是递减的曲线:

    图片

    4、词云图的绘制

    有的时候常常需要根据一段文本信息来进行词云图的绘制,绘制的具体操作如下图:

    图片

    实现的大致流程是:先使用cut()对文档进行切词,在切词完成之后,将这些词语整理为固定格式,然后根据所需的词云图的展现形式读取相应的图片(下图中的词云图是猫的形状),接着使用wc.WordCloud()进行词云图的转换,最后通过imshow()展现出相应的词云图。例如根据老九门.txt文档绘制的词云图效果如下图所示:

    图片

    三、常见分类算法介绍

    常见的分类算法有很多,如下图所示:

    图片

    其中KNN算法和贝叶斯算法都是较为重要的算法,除此之外还有其他的一些算法,如决策树算法、逻辑回归算法和SVM算法。Adaboost算法主要是用于弱分类算法改造成强分类算法。

    四、对鸢尾花进行分类案例实战

    假如现有一些鸢尾花的数据,这些数据包含了鸢尾花的一些特征,如花瓣长度、花瓣宽度、花萼长度和花萼宽度这四个特征。有了这些历史数据之后,可以利用这些数据进行分类模型的训练,在模型训练完成后,当新出现一朵不知类型的鸢尾花时,便可以借助已训练的模型判断出这朵鸢尾花的类型。这个案例有着不同的实现方法,但是借助哪种分类算法进行实现会更好呢?

    1、KNN算法

    KNN算法简介:

    首先考虑这样一个问题,在上文的淘宝商品中,有三类商品,分别是零食、名牌包包和电器,它们都有两个特征:price和comment。按照价格来排序,名牌包包最贵,电器次之,零食最便宜;按照评论数来排序,零食评论数最多,电器次之,名牌包包最少。然后以price为x轴、comment为y轴建立直角坐标系,将这三类商品的分布绘制在坐标系中,如下图所示:

    图片

    显然可以发现,这三类商品都集中分布在不同的区域。如果现在出现了一个已知其特征的新商品,用?表示这个新商品。根据其特征,该商品在坐标系映射的位置如图所示,问该商品最有可能是这三类商品中的哪种?

    这类问题可以采用KNN算法进行解决,该算法的实现思路是,分别计算未知商品到其他各个商品的欧几里得距离之和,然后进行排序,距离之和越小,说明该未知商品与这类商品越相似。例如在经过计算之后,得出该未知商品与电器类的商品的欧几里得距离之和最小,那么就可以认为该商品属于电器类商品。

    实现方式:

    上述过程的具体实现如下:

    图片

    当然也可以直接调包,这样更加简洁和方便,缺点在于使用的人无法理解它的原理:

    图片

    使用KNN算法解决鸢尾花的分类问题:

    首先加载鸢尾花数据。具体有两种加载方案,一种是直接从鸢尾花数据集中读取,在设置好路径之后,通过read_csv()方法进行读取,分离数据集的特征和结果,具体操作如下:

    图片

    还有一种加载方法是借助sklearn来实现加载。sklearn的datasets中自带有鸢尾花的数据集,通过使用datasets的load_iris()方法就可以将数据加载出来,随后同样获取特征和类别,然后进行训练数据和测试数据的分离(一般做交叉验证),具体是使用train_test_split()方法进行分离,该方法第三个参数代表测试比例,第四个参数是随机种子,具体操作如下:

    图片

    在加载完成之后,就可以调用上文中提到的KNN算法进行分类了。

    2、贝叶斯算法

    贝叶斯算法的介绍:

    首先介绍朴素贝叶斯公式:P(B|A)=P(A|B)P(B)/P(A)。假如现在有一些课程的数据,如下表所示,价格和课时数是课程的特征,销量是课程的结果,若出现了一门新课,其价格高且课时多,根据已有的数据预测新课的销量。
    image.png
    显然这个问题属于分类问题。先对表格进行处理,将特征一与特征二转化成数字,即0代表低,1代表中,2代表高。在进行数字化之后,[[t1,t2],[t1,t2],[t1,t2]]------[[0,2],[2,1],[0,0]],然后对这个二维列表进行转置(便于后续统计),得到[[t1,t1,t1],[t2,t2,t2]]-------[[0,2,0],[2,1,0]]。其中[0,2,0]代表着各个课程价格,[2,1,0]代表各个课程的课时数。

    而原问题可以等价于求在价格高、课时多的情况下,新课程销量分别为高、中、低的概率。即P(C|AB)=P(AB|C)P(C)/P(AB)=P(A|C)P(B|C)P(C)/P(AB)=》P(A|C)P(B|C)P(C),其中C有三种情况:c0=高,c1=中,c2=低。而最终需要比较P(c0|AB)、P(c1|AB)和P(c2|AB)这三者的大小,又

    P(c0|AB)=P(A|C0)P(B|C0)P(C0)=2/42/44/7=1/7

    P(c1|AB)=P(A|C1)P(B|C1)P(C1)=0=0

    P(c2|AB)=P(A|C2)P(B|C2)P(C2)=0=0

    显然P(c0|AB)最大,即可预测这门新课的销量为高。

    实现方式:

    跟KNN算法一样,贝叶斯算法也有两种实现方式,一种是详细的实现:

    图片

    图片

    另一种是集成的实现方式:

    图片

    3、决策树算法

    决策树算法是基于信息熵的理论去实现的,该算法的计算流程分为以下几个步骤:

    • 先计算总信息熵

    • 计算各个特征的信息熵

    • 计算E以及信息增益,E=总信息熵-信息增益,信息增益=总信息熵-E

    • E如果越小,信息增益越大,不确定因素越小

    决策树是指对于多特征的数据,对于第一个特征,是否考虑这个特征(0代表不考虑,1代表考虑)会形成一颗二叉树,然后对第二个特征也这么考虑…直到所有特征都考虑完,最终形成一颗决策树。如下图就是一颗决策树:

    图片

    决策树算法实现过程为:首先取出数据的类别,然后对数据转化描述的方式(例如将“是”转化成1,“否”转化成0),借助于sklearn中的DecisionTreeClassifier建立决策树,使用fit()方法进行数据训练,训练完成后直接使用predict()即可得到预测结果,最后使用export_graphviz进行决策树的可视化。具体实现过程如下图所示:

    图片

    4、逻辑回归算法

    逻辑回归算法是借助于线性回归的原理来实现的。假如存在一个线性回归函数:y=a1x1+a2x2+a3x3+…+anxn+b,其中x1到xn代表的是各个特征,虽然可以用这条直线去拟合它,但是由于y范围太大,导致其鲁棒性太差。若想实现分类,需要缩小y的范围到一定的空间内,如[0,1]。这时候通过换元法可以实现y范围的缩小:

    令y=ln(p/(1-p))

    那么:ey=e(ln(p/(1-p)))

    => e^y=p/(1-p)

    =>e^y*(1-p)=p  =>  ey-p*ey=p

    => ey=p(1+ey)

    => p=ey/(1+ey)

    => p属于[0,1]

    这样y就降低了范围,从而实现了精准分类,进而实现逻辑回归。

    逻辑回归算法对应的实现过程如下图所示:

    图片

    5、SVM算法

    SVM算法是一种精准分类的算法,但是其可解释性并不强。它可以将低维空间线性不可分的问题,变为高位空间上的线性可分。SVM算法的使用十分简单,直接导入SVC,然后训练模型,并进行预测。具体操作如下:

    图片

    尽管实现非常简单,然而该算法的关键却在于如何选择核函数。核函数可分为以下几类,各个核函数也适用于不同的情况:

    • 线性核函数

    • 多项式核函数

    • 径向基核函数

    • Sigmoid核函数

    对于不是特别复杂的数据,可以采用线性核函数或者多项式核函数。对于复杂的数据,则采用径向基核函数。采用各个核函数绘制的图像如下图所示:

    图片

    5、Adaboost算法

    假如有一个单层决策树的算法,它是一种弱分类算法(准确率很低的算法)。如果想对这个弱分类器进行加强,可以使用boost的思想去实现,比如使用Adaboost算法,即进行多次的迭代,每次都赋予不同的权重,同时进行错误率的计算并调整权重,最终形成一个综合的结果。

    Adaboost算法一般不单独使用,而是组合使用,来加强那些弱分类的算法。

    五、分类算法的选择思路与技巧

    首先看是二分类还是多分类问题,如果是二分类问题,一般这些算法都可以使用;如果是多分类问题,则可以使用KNN和贝叶斯算法。其次看是否要求高可解释性,如果要求高可解释性,则不能使用SVM算法。再看训练样本数量、再看训练样本数量,如果训练样本的数量太大,则不适合使用KNN算法。最后看是否需要进行弱-强算法改造,如果需要则使用Adaboost算法,否则不使用Adaboost算法。如果不确定,可以选择部分数据进行验证,并进行模型评价(耗时和准确率)。

    综上所述,可以总结出各个分类算法的优缺点为:

    **KNN:**多分类,惰性调用,不宜训练数据过大

    **贝叶斯:**多分类,计算量较大,特征间不能相关

    **决策树算法:**二分类,可解释性非常好

    **逻辑回归算法:**二分类,特征之间是否具有关联无所谓

    **SVM算法:**二分类,效果比较不错,但可解释性欠缺

    **Adaboost算法:**适用于对弱分类算法进行加强

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    数据挖掘和大数据可以做什么?

    简而言之,它们赋予我们预测能力。

    我们的生活已经数字化了

    我们每天所做的许多事情都可以记录下来。 每张信用卡交易都是数字化和可追溯的。 我们的公众形象一直受到许多中央电视台在城市各个角落的监控; 对于企业而言,大多数财务和运营数据都保存在某些类型的ERP中; 随着可穿戴设备的兴起 ,每一次心跳和呼吸都被数字化并保存为可用数据。正当我们的大部分生活被数字化时,计算机现在可以比以往更好地“理解”我们的世界。

     

    2.如果模式保持不变,则过去=未来

    我们生活中的许多不同事物都表现出模式。例如,一个人可能在任何工作日内在工作和家庭之间旅行,或者在任何非工作日去度假或看电影,这种模式不太可能改变。商店将拥有任何一天的高峰时段和闲置时间,这种模式不太可能改变。企业将在一年中的某些月份要求更高的劳动力投入,这种模式不太可能改变。

    总结第1点和第2点,我们可以得出结论,如果提供过去的模式,计算机很可能预测未来,因为这些模式在很长一段时间内最可能是一致的。

    如果计算机可以预测人们的生活方式,它将准确知道什么时候是适合促销的最佳时间,例如,如果这个人每周五的星期五都要洗车,或者是优惠券,那就是洗车促销如果这个人每年三月都要去度假,那就留下来。Businesswise,计算机还可以 预测商店全天的销售预测,然后制定业务战略以最大化总收入。对于企业而言,计算机还可以设计出最合理的劳动力安排的最佳运营计划。

    一旦未来变得可预测,我们可以随时提前计划并为可能的最佳行动做好准备。就像“黑客帝国”中的Neo一样,他能够躲避所有的子弹,因为他可以清楚地看到子弹的来源。根据夏洛克·福尔摩斯的说法,“对概率数学的高级掌握,对人类心理学的彻底理解,以及任何特定个体的已知倾向都可以大大减少变量的数量”,换句话说,“大数据给了我们预测未来的力量“。 这是数据挖掘的力量。数据挖掘始终与大数据联系在一起,因为大数据支持大量数据集,从而为所有预测提供了基础。

     

    那么,大数据,数据挖掘和机器学习到底是什么?

    大数据

    当数据量巨大时,很明显这些数据无法在任何一台机器上处理。一个非常大的文件,比方说10GB,你可能无法在任何Windows系统中打开它,然后崩溃整个事情。 为此目的开发了大数据。您可以将其视为一种特殊的软件,它将大文件拆分为更小的文件,然后可以在多台计算机上进行处理。分割和组合数据片段的过程称为MapReduce。最常用于此过程的软件框架,称为Hadoop。Hadoop解决了基本问题,并且有许多工具可以与Hadoop一起使用,例如Pig,Zookeeper和Hive,以使过程更加容易。Hadoop连同它的许多相关工具通常被称为“大数据技术”。

    机器学习

    刚才我们根据一块数据的处理方式进行了触摸。假设这条数据包含一组购物者的购买行为,包括购买的商品总数,每个购物者购买的商品数量。这是迄今为止简单的统计分析。但是,如果我们的目标是分析不同类型的购物者之间的相关性,或者如果我们想要推断特定类型的购物者的特定偏好,或者甚至预测任何购物者的性别或年龄,我们将需要更多复杂的模型,我们称之为算法。机器学习可以更容易理解为为数据挖掘目的而开发的所有不同类型的算法,例如逻辑回归,决策树,协同过滤等等。

     

    数据挖掘

    通过应用机器学习算法,现有数据实际上可用于预测未知数,这正是数据挖掘的奇迹与机器学习密切相关的原因。然而,任何机器学习算法的强度在很大程度上取决于大量数据集的供应。请记住,无论算法有多复杂,都不能从几行数据中做出灵感预测。大数据技术是机器学习的前提,通过使用机器学习,我们能够从现有数据集中获得有价值的见解,这就是数据挖掘。

    数据挖掘思维导图

    学术上的数据挖掘研究方向比较传统,主要是处理数据,挖掘数据,评估模型。随着互联网和大数据的发展,数据挖掘的应用领域却越来越广。我们大可不必拘泥于数据挖掘、数据分析、机器学习的边界和区别,或许这些边界和区别都是人为设置的。毕竟不管哪种技术,能解决实际问题的都是好技术。

                                        

    为什么究竟哪里好?

            数据挖掘就是从海量的数据中挖掘隐含在其中的、事先不为人知的、潜在的、 有用信息和知识的技术。这些信息是可能有潜在价值的,是用户感兴趣的、可理 解的、可运用的,支持决策,可以为企业带来利益,或者为科学研究寻找突破口。

            数据挖掘的应用非常广泛,只要该产业有分析价值与需求的数据库,皆可利 用数据挖掘工具进行有目的的发掘分析,在当今数据和内容作为互联网的核心, 不论是传统行业还是新型行业,谁率先与互联网融合成功,能够从大数据的金矿 中发现暗藏的规律,就能够抢占先机,成为技术改革的标志,获得利益。常见的 应用案例多发生在零售业、制造业、财务金融保险、通讯及医疗服务。大数据挖 掘商业价值的方法主要分为四种:第一:客户群体细分,然后为每个群体量定制 特别的服务。第二:模拟现实环境,发掘新的需求同时提高投资的回报率。第三: 加强部门联系,提高整条管理链条和产业链条的效率。第四:降低服务成本,发 现隐藏线索进行产品和服务的创新。在理论上来看:所有产业都会在数据挖掘的 发展中受益。

            例如在电子商务中数据挖掘的作用越来越大,可以用其对网站进行分析,识 别用户的行为模式,保留客户,提供个性化服务,优化网站设计,帮助电子商务 网站把真正有价值的知识从海量的信息提取出来,从而更好地为电子商务网站的 用户提供更方便的服务以及指导企业决策,数据挖掘在电子商务中的具体应用: 在电子商务中应用数据挖掘技术可以直接跟踪数据,分析顾客的购买行为并辅助 商家快速做出商业决策。在电子商务营销方面的应用它是以市场营销学的市场细分 原理为基础,其基本假定是消费者过去的行为是其今后消费倾向的最好说明。通 过收集、加工和处理涉及消费者消费行为的大量信息,确定特定消费群体或个 体的兴趣、消费习惯、消费倾向和消费需求,进而推断出相应消费群体或个体 下一步的消费行为。需要做到产品生命周期策略分析,市场细分,制定合理的产 品策略和定价策略,制定合理的产品营销策略,优化促销活动。

            数据挖掘在未来的发展趋势上,在我看来,Web 网路中数据挖掘的应用,特 别是在互联网上建立数据挖掘服务器,与数据库服务器配合,实现数据挖掘,从 而建立强大的数据挖掘引擎与数据挖掘服务市场。融合各种异构数据的挖掘技术, 加强对各种非结构化数据的开采,如对文本数据,图形数据,视频图像数据,声 音数据乃至综合多媒体数据的开采。

           数据挖掘是一个新兴的领域, 具有广阔应用前景,随着计算机的处理能力 的日益强大,你能获得的数据量越大,你能挖掘到的价值就越多。实验的不断反 复、大数据的日渐积累让人类发现规律,预测未来不再是科幻电影里的读心术。 推动数据掘技术的深入发展和广泛应用,创造出更多的社会和经济价值。

     

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空空如也

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