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探索性數(shù)據(jù)分析(Exploratory Data Analysis,EDA)主要的工作是:
對數(shù)據(jù)進行清洗沈自,對數(shù)據(jù)進行描述(描述統(tǒng)計量劫拗,圖表),查看數(shù)據(jù)的分布勺疼,比較數(shù)據(jù)之間的關系教寂,培養(yǎng)對數(shù)據(jù)的直覺,對數(shù)據(jù)進行總結等执庐。
探索性數(shù)據(jù)分析(EDA)與傳統(tǒng)統(tǒng)計分析(Classical Analysis)的區(qū)別:
傳統(tǒng)的統(tǒng)計分析方法(CA) 通常是先假設樣本服從某種分布酪耕,然后把數(shù)據(jù)套入假設模型再做分析。但由于多數(shù)數(shù)據(jù)并不能滿足假設的分布轨淌,因此迂烁,傳統(tǒng)統(tǒng)計分析結果常常不能讓人滿意看尼。
探索性數(shù)據(jù)分析方法(EDA) 注重數(shù)據(jù)的真實分布,強調數(shù)據(jù)的可視化盟步,使分析者能一目了然看出數(shù)據(jù)中隱含的規(guī)律狡忙,從而得到啟發(fā),以此幫助分析者找到適合數(shù)據(jù)的模型址芯≡肿拢“探索性”是指分析者對待解問題的理解會隨著研究的深入不斷變化。
應用傳統(tǒng)統(tǒng)計分析方法的數(shù)據(jù)分析步驟:
提出問題 Problem => 準備數(shù)據(jù) Data => 建模 Model => 分析 Analysis => 得出結論 Conclusions
應用探索性數(shù)據(jù)分析方法的數(shù)據(jù)分析步驟:
提出問題 Problem => 準備數(shù)據(jù) Data => 分析 Analysis => 建模 Model => 得出結論 Conclusions
探索性數(shù)據(jù)分析通常有以下幾個步驟:
A. 檢查數(shù)據(jù)
- 是否有缺失值谷炸?
- 是否有異常值北专?
- 是否有重復值?
- 樣本是否均衡旬陡?
- 是否需要抽樣拓颓?
- 變量是否需要轉換?
- 是否需要增加新的特征描孟?
注:數(shù)據(jù)類型分為數(shù)值型驶睦,類別型,文本型匿醒,時間序列等场航。這里主要指的是數(shù)值型(定量數(shù)據(jù))和類別型(定性數(shù)據(jù)),其中數(shù)值型又可以分為連續(xù)型和離散型廉羔。
B. 使用描述統(tǒng)計量和圖表對數(shù)據(jù)進行描述:
1)連續(xù)變量:
常見的描述統(tǒng)計量:平均值溉痢,中位數(shù),眾數(shù)憋他,最小值孩饼,最大值,四分位數(shù)竹挡,標準差等
圖表:頻數(shù)分布表(需進行分箱操作)镀娶,直方圖,箱線圖(查看分布情況)
2)無序型離散變量:
常見的描述統(tǒng)計量:各個變量出現(xiàn)的頻數(shù)和占比
圖表:頻數(shù)分布表(絕對頻數(shù)揪罕,相對頻數(shù)梯码,百分數(shù)頻數(shù)),柱形圖耸序,條形圖忍些,莖葉圖,餅圖
3)有序型離散變量:
常見的描述統(tǒng)計量:各個變量出現(xiàn)的頻數(shù)和占比
圖表:頻數(shù)分布表坎怪,堆積柱形圖罢坝,堆積條形圖(比較大小)
C. 考察變量之間的關系:
1)連續(xù)變量和連續(xù)變量(Continuous & Continuous):
對于連續(xù)變量與連續(xù)變量之間的關系,可以通過散點圖進行查看嘁酿。對于多個連續(xù)變量隙券,可使用散點圖矩陣,相關系數(shù)矩陣闹司,熱圖娱仔。
量化指標:皮爾遜相關系數(shù)(線性關系),互信息(非線性關系)
2)離散變量和離散變量(Discrete & Discrete):
對于離散變量與離散變量之間的關系游桩,可以通過交叉分組表牲迫,復合柱形圖,堆積柱形圖借卧,餅圖進行查看盹憎。對于多個離散變量,可以使用網(wǎng)狀圖铐刘,通過各個要素之間是否有線條陪每,以及線條的粗線來顯示是否有關系以及關系的強弱。
量化指標:卡方獨立性檢驗--->Cramer’s φ (Phi) or Cramer’s V
3)離散變量和連續(xù)變量(Discrete & Continuous):
對于離散變量和連續(xù)變量之間的關系镰吵,可以使用直方圖檩禾,箱線圖,小提琴圖進行查看疤祭,將離散變量在圖形中用不同的顏色顯示盼产,來直觀地觀察變量之間的關系。
量化指標:獨立樣本t檢驗中的t統(tǒng)計量和相應的p值(兩個變量)画株,單因素方差分析中的η2(三個變量及以上)
D. 其他
1)檢查數(shù)據(jù)的正態(tài)性:直方圖辆飘,箱線圖啦辐,Q-Q圖(Quantile-Quantile Plot )
直方圖谓传,箱線圖:看圖形是否對稱
Q-Q圖:比較數(shù)據(jù)的分位數(shù)與某個理論分布的分位數(shù)是否匹配
總結一下,如果要對數(shù)據(jù)集進行探索性分析:
(以名字為data的數(shù)據(jù)集為例)
第一步芹关,用pandas讀取數(shù)據(jù)集续挟,并顯示前5行,看是否加載正確侥衬;
第二步诗祸,有必要時對列名重命名;
第三步轴总,查看數(shù)據(jù)整體情況(行列數(shù)data.shape直颅,數(shù)據(jù)類型data.dtypes,或者用data.info()同時查看這兩項怀樟,用data.describe()查看連續(xù)變量的描述統(tǒng)計量)功偿;
第四步,處理缺失值往堡,異常值械荷,重復值問題(各列分別有多少缺失值data.apply(lambda x: sum(x.isnull()),axis=0)共耍,各行分別有多少缺失值data.apply(lambda x: sum(x.isnull()),axis=1),總共有多少行有缺失值
len(data.apply(lambda x: sum(x.isnull()),axis=1).nonzero()[0])吨瞎,刪除重復值data.drop_duplicates())痹兜;
第五步,有必要時轉換數(shù)據(jù)類型颤诀;
第六步字旭,看是否需要添加新的特征;
第七步崖叫,確定分析思路谐算,用思維導圖畫出來;
第八步归露,按照分析思路進行分析并畫出圖形洲脂;
第九步,總結分析結果剧包;
附:
圖形的選擇:描述趨勢使用折線圖恐锦,描述數(shù)量使用柱狀圖(且必須從 0 開始),描述關系使用散點圖疆液,描述比例使用餅狀圖一铅。
科學家經(jīng)過 30 年的研究,發(fā)現(xiàn)人對位置堕油、長度和角度的感知最敏銳潘飘,可以用來表示數(shù)量,其次是面積和密度掉缺,可表示順序卜录,對于顏色和形狀的感知是最不精確的,只可用來區(qū)分類別眶明。