一文了解清理數據的重要性
介紹
在精神上和衛生上進行清潔的概念在任何健康的生活方式中都是非常有價值的。數據集有些是相同的。如果沒有在數據科學生命周期中進行清理或作為日常活動進行清理,那么出于任何目的的代碼將根本無法工作。在數據分析中,選擇了許多生命周期。在這里,我選擇了CRISP-DM框架,并專注于步驟3 –數據準備。
好處和學習成果:
用于教育目的的參考指南
解決代碼中的幾個問題之一
數據類型和數據結構
熟悉DataBricks,RStudio和Python編程Shell
適應各種環境中的Python和R編程之間的轉換
熟悉CRISP-DM框架中的一些步驟
要求可能包括:
數據類型的基礎知識
對細節的稍加注意
統計和數學的基礎知識
適應在不同平臺上切換編程語言和編碼語言
關于CRISP-DM的基礎知識
“大數據”軟件的基本知識,例如用于Python編程的Apache Spark及其相關庫
本文將結合Python Shell、DataBricks和RStudio,介紹Python編程和R編程。
注意:這假定庫和代碼都兼容并且熟悉對上述平臺的合理訪問。
順序
1. CRISP-DM:數據準備
2. CRISP-DM:數據建模

一、CRISP-DM:數據準備
無論代碼中包含哪些包和模塊,數據類型都將決定是否可以使用代碼將數據集輸入算法中。以下Python編程數據類型可以包括但不限于:
元組
numbers = (4,5,6)
list = list(numbers)
tuple = tuple(list)
print(tuple)
(4,5,6)

向量轉換
在DataBricks中將字符串或字符串數組轉換為Vector數據類型
DataBricks是一個類似于云的在線平臺,允許出于教育目的進行編碼。
DataBricks由其自己的結構和目錄或路徑組成。為了使用任何編程語言,始終必須啟動“內核”。
該平臺幾乎類似于一個編程筆記本,可視化數據是用戶友好的。
import Word2Vec
word2Vecclarity = Word2Vec(vectorSize=5, seed-42, inputCol="clarityVec", outputCol="clarityVec2")
model=word2vecclarity.fit(diamonds)
diamonds = model.transformation(diamonds)
display(diamondsa)

矩陣
數組(不止一個)維的數量確定該數組是否為矩陣。


np.array([[2,3,4],[5,6,7],[8,9,10]])
np.array([[[2,3,4],[5,6,7],[8,9,10]], [[7,2,7],[2,6,4],[9,2,0]]])
數組

np.array([2,3,4])
列表

ingredients = 'apple', 'orange', 'strawberry'
list = list(ingredients)
print(list)
['apple','orange','strawberry']

numbers = 1, 6, 3, 0, 5, 7
list = list(numbers)
print(list)
[1, 6, 3, 0, 5, 7]
字符串

str('I have quotation marks')
整數

x = 3
int(x)
int(3.64)
3
浮點數
整數將在其值上添加小數點后第十位。

負浮點數

在將數據集轉換為視覺圖像,存儲數據和將數據集用于機器學習預測時,數據類型很重要。
二、CRISP-DM:數據建模
成功清理數據后,即可完成數據建模。以下是一些模型以及每個模型的簡要提要:

盡管這些是通常的定義,但是模型可以組合到一個代碼中,并且可以用于不同的目的。
了解一些統計概率分布將有助于衡量性能和準確性得分。概率分布的另一個目的是假設檢驗。
假設檢驗:

示例1:使用數值多元分類的線性回歸
該數據集與珠寶價格有關。Databricks平臺上顯示的用于python中向量的示例可以幫助解釋任何機器學習代碼或算法如何需要特定的數據結構和數據類型。從文本到數字,更改選定列的數據類型可以產生有效的數據集,并輸入到機器學習算法中。由于在此示例中涉及價格,因此包含了稱為連續數的數字的不同變化。這表明這是一個使用數字多重分類方法進行測量的方法。下圖是數據集的數據類型方案:

將清理后的數據集輸入到你選擇的任何機器學習算法中(此示例使用Python Spark)后,即可進行可視化。
下圖是DataBricks中數據集的可視化。
解釋:預測與價格密切相關,但代碼中有一些噪音。這是一個成功的機器學習代碼和可視化圖。如果沒有DataBricks,則根據你喜歡的庫(Matplotlib,Seaborn)繪制圖形,并將價格和預測與所選圖的圖形標簽和顏色重疊。

解釋:預測和價格數據點之間的差異。_C0是一個ID號,在相關性或統計結果中沒有太大的價值。但是,它確實顯示了波動的模式,有峰有谷。這是一次對噪音的仔細檢查。

清理后的另一個好處是可以使用度量標準來度量結果。
這是一份不錯的結果清單。結果表明,該代碼可以預測珠寶的價格。雖然列出了解釋的方差,均方根誤差,均方根絕對誤差和均方根誤差,但在判斷結果之前要參考特定范圍。判斷基于先前的研究結果,并確定將這些結果與過去進行比較的可信度和可靠性。這些數字最終將被置于一定范圍內。如果這些數字在最小和最大范圍之間,則可以接受。如果不是,那是不可接受的。簡而言之,它基于上下文。始終知道R平方值和R值是介于0和1之間的數字。0表示弱,1表示強。
從數學中導入sqrt后,可以進行以下度量。
print(metrics.explainedvariance)
print(metrics.rootMeanSquaredError)
print(metrics.meanAbsoluteError)
print(metrics.meanSquaredError)
print(metrics.r2)
print(sqrt(metrics.r2))
explained variance: 16578542.773449434
root mean squared error: 432.08042460826283
mean absolute error: 338.73641536904915
mean squared error: 186693.4933296567
r-squared value: 0.9881558295874991
r-value: 0.9940602746249843
示例2:使用K-均值聚類
二進制或限于兩個類別
該數據集與金融信貸數據有關。目的是在繼續為個人帳戶提供服務之前檢測財務欺詐。選項是無限的,這是有幾個在RStudio中使用Python編程語言的示例。下面的代碼顯示:軟件包安裝,內核和Spark上下文設置
library(reticulate)
repl_python()
from pyspark.sql.session import SparkSession
from pyspark import *
from pyspark import SparkContext
from pyspark import SparkConf
from pyspark.sql.functions import col
from pyspark.sql import SQLContext
import ctypes
import pandas as pd
import numpy as np
# Change "kernel" settings
kernel32 = ctypes.WinDLL('kernel32', use_last_error=True) # should equal to 1
# This line of code should output 1
kernel32.SetStdHandle(-11, None) # should equal to 1
# This line of code should also be an output of 1
kernel32.SetStdHandle(-12, None)
conf = SparkContext(conf=SparkConf().setMaster("local").setAppName("PySparkR").set('spark.executor.memory', '4G'))
sqlContext = SQLContext(conf)
K-均值聚類是用于在本示例中構造預測的統計模型,用于將數據集預測二進制或分類為兩個區域。結果有助于區分數據點以準確預測未來價值。此處,“ Predictionst” –在Python Spark數據幀內計算所選集群的數量。


示例3:具有ROC / AUC分數的決策樹
該數據集與前面提到的金融信用數據集大致相同。以下是數據集的一些指標得分。ROC(receiver operating characteristic curve)在RStudio中使用Rattle評分。從Python編程語言中輸入的RStudio數據集,可以將保存數據集的變量轉換為R和Rattle。使用了不同的模型,但是使用了相同的數據集。ROC / AUC分數被認為是不錯的分數。部分決策樹輸出:

解釋:該圖像是決策樹的一部分。圖片顯示了數據集中每個變量的優缺點。

解釋:下圖使用R-Programming中的Rattle來顯示數據點之間判別坐標的可視化。因為設置了2個聚類的K均值,所以顯示了兩個聚類,并且數據點用一個極值表示的三角形表示,將另一個極值表示成圓形。

總結與結論
數據準備后,可以成功處理數據建模和評估。
數據準備是CRISP-DM框架的第一步。
如果沒有數據準備或清理數據集,代碼將帶來錯誤。
盡管這不是編碼中的唯一問題,但這無疑是以下幾個原因之一。
有益的是學習一種以上的編程語言來實現一個共同的目標。
數據模型和概率分布可以組合。
使用其他編程語言可以輕松訪問視覺效果。
可以使用一種通用平臺以多種語言編寫。
參考文獻
[1] W3schools, (2020). Python Change Tuple Values. Python Tuple Data Types on W3schools.
[2] W3schools, (2020). Python – Matrix. Python Matrix on W3schools.
[3] Scikit-Learn, (2020). Choosing the right estimator. Estimators on Scikit-Learn.
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