Python機器學習項目化教程（微課視頻版）課件 第14章 綜合案例：零售商品銷售額分析與預測

第14章綜合案例分析：零售商品銷售額分析與預測目錄CONTENTS14.1問題描述與分析14.2數(shù)據(jù)探索與預處理14.3特征選擇14.4建立回歸模型14.5超參數(shù)選擇14.6本章小結(jié)14.1問題描述與分析學習基礎(chǔ)學習認知能力信息素養(yǎng)高零售商品的銷售額預測就是一個回歸問題，為了預測商品的銷售額，需要根據(jù)商品的前期銷售情況進行預測，包括商品的類型、銷售價格、商店的地理位置、季節(jié)等屬性特征，而在選擇這些特征建立回歸模型之前，還需要對樣本數(shù)據(jù)進行分析和預處理，為了使這些屬性特征成為建立回歸模型可用的特征，需要對這些屬性值進行數(shù)值化處理、去除空值、缺失值填充等數(shù)據(jù)預處理。機器學習的任務就是根據(jù)數(shù)據(jù)特征，分析輸入的內(nèi)容，判斷它的類別，或者預測其值。前者屬于分類問題，目的是為了尋找決策邊界。后者屬于回歸問題，目的是為了找到最優(yōu)擬合，通過回歸算法得到是一個最優(yōu)擬合線，這個線條可以最好地接近數(shù)據(jù)集中的各個數(shù)據(jù)點。14.2數(shù)據(jù)探索與預處理14.2.1數(shù)據(jù)探索零售商品數(shù)據(jù)來源于Kaggle競賽平臺，測試樣本和訓練樣本分別存儲在train.csv和test.csv文件中，包含12個屬性字段，其屬性描述如表14-1所示。14.2數(shù)據(jù)探索與預處理train=pd.read_csv("./數(shù)據(jù)/train.csv")print(train.head())test=pd.read_csv("./數(shù)據(jù)/test.csv")print(test.head())14.2數(shù)據(jù)探索與預處理pd.set_option('display.max_columns',None)train.csv文件中完整的屬性顯示如下：部分屬性取值如下：14.2數(shù)據(jù)探索與預處理importseabornassnsg=sns.distplot(train["Item_Outlet_Sales"],color='b',rug=True,bins=100)g.set_xlabel("Item_Outlet_Sales")g.set_ylabel("Frequency")plt.show()銷售金額分布情況如圖14-2所示。14.2數(shù)據(jù)探索與預處理14.2.2屬性特征的數(shù)值化對于非數(shù)值型數(shù)據(jù)，需要將其轉(zhuǎn)換為數(shù)值型才能作為訓練數(shù)據(jù)的特征。14.2數(shù)據(jù)探索與預處理14.2.3缺失值處理1.缺失值刪除當缺失值的個數(shù)只占整體很小一部分時，可直接刪除缺失值。new_data=train.dropna()#刪除存在缺失值的行print(new_())14.2數(shù)據(jù)探索與預處理2.缺失值填充對于缺失值，可根據(jù)樣本之間的相似性（中心趨勢）和機器學習方法進行填充，常用的填充方法有平均值（Mean）、中位數(shù)（Median）、眾數(shù)（Mode）、kNN、隨機森林等，如表14-2所示。14.2數(shù)據(jù)探索與預處理train['Outlet_Size']=train['Outlet_Size'].fillna(train['Outlet_Size'].mean())#均值填充print(train.head())14.2數(shù)據(jù)探索與預處理（3）kNN填充缺失值就是利用kNN算法選擇近鄰的k個數(shù)據(jù)，然后填充它們的均值：feature_name=['Item_Weight','Item_Fat_Content','Item_Visibility','Item_MRP','Outlet_Establishment_Year','Outlet_Size','Outlet_Location_Type','Outlet_Type']X_train=pd.DataFrame(KNN(k=5).fit_transform(X_train),columns=feature_name)print(X_train.head())14.3特征選擇特征工程是機器學習中最重要的環(huán)節(jié)，特征的好壞直接影響模型的效果。fromsklearnimportlinear_model,model_selectionX_train=train.loc[:,['Item_Weight','Item_Fat_Content','Item_Visibility','Item_Type','Item_MRP','Outlet_Establishment_Year','Outlet_Size','Outlet_Location_Type','Outlet_Type']]y_train=train.loc[:,['Item_Outlet_Sales']]

print(X_train.head())14.4建立回歸模型14.4.1線性回歸模型sklearn庫提供了LinearRegression線性回歸模型，函數(shù)原型為：sklearn.linear_model.LinearRegression(fit_intercept=True,normalize=False,copy_X=True,n_jobs=1)X=train.loc[:,['Item_Weight','Item_Fat_Content','Item_Visibility','Item_Type','Item_MRP','Outlet_Establishment_Year','Outlet_Size','Outlet_Location_Type','Outlet_Type']]y=train.loc[:,['Item_Outlet_Sales']]X_train,X_test,y_train,y_test=train_test_split(X,y,test_size=0.2,random_state=5)lr=linear_model.LinearRegression()lr.fit(X_train,y_train)y_pre=lr.predict(X_test)14.4建立回歸模型14.4.2嶺回歸模型sklearn.linear_model.Ridge(alpha=1.0,fit_intercept=True,normalize=False,copy_X=True,max_iter=None,tol=0.001,solver='auto',random_state=None)14.4建立回歸模型14.4.3Lasso回歸模型sklearn.linear_model.Lasso(alpha=1.0,fit_intercept=True,normalize=False,precompute=False,copy_X=True,max_iter=1000,tol=0.0001,warm_start=False,positive=False,random_state=None,selection='cyclic')

precompute：布爾值或者一個序列。是否提前計算Gram矩陣以加速計算。默認值為False。

warm_start：布爾值，是否使用前一次訓練結(jié)果繼續(xù)從頭開始訓練。默認值為False，即重新開始訓練。

positive：布爾值。如果值為True，則強制要求權(quán)重向量的分量都為正數(shù)。默認值為False。

selection：字符串，指定每輪更新時選擇的權(quán)重向量，可以為'cyclic'或者'random'。默認值為'cyclic'。

14.4建立回歸模型14.4.4多項式回歸模型使用Pipeline進行多項式回歸的過程如下：（1）使用PolynomialFeatures生成多項式特征的數(shù)據(jù)集。（2）如果生成數(shù)據(jù)冪特別的大，則特征間的差距就會很大，導致搜索非常慢，可通過StandardScaler()對數(shù)據(jù)歸一化，以減少搜索過程。（3）進行線性回歸。14.5超參數(shù)選擇GridSearchCV分為兩個過程：網(wǎng)格搜索（GridSearch）和交叉驗證（CrossValidation，CV）。網(wǎng)格搜索的是參數(shù)，即在