阿里云天池大赛赛题解析——机器学习篇-赛题一(7)

本文涉及的产品
全局流量管理 GTM,标准版 1个月
云解析 DNS,旗舰版 1个月
公共DNS(含HTTPDNS解析),每月1000万次HTTP解析
简介: 阿里云是国内知名的云计算、大数据、人工智能技术型公司,是阿里巴巴集团最重要的技术部门。阿里云天池是阿里云面向开发者和教育行业的资源输出部门,天池大赛是国内最大规模的人工智能算法赛事,致力于汇聚全球AI精英为企业解决真实问题。自2014年至今已举办数十次行业顶级算法赛事,全球参赛开发者超过30万人。然而对于更广大的普通开发者和大学生群体来说,高规格的算法大赛仍然具有很高的门槛。本书就是针对受众最广泛的新手人群而编写的,精选阿里巴巴最典型的人工智能算法应用案例,邀请天池大赛最顶级的获奖选手联合编撰,公开那些鲜为人知的技术秘籍,力图使每一个涉足数据智能算法技术的开发者从中获益......

2.2.4 可视化数据分布

      下面以可视化方式对数据特征、数据分布等进行探索分析。

1. 箱形图

      首先绘制训练集中特征变量V0 的箱形图:

fig = plt.figure(figsize=(4, 6)) # 指定绘图对象的宽度和高度

sns.boxplot(train_data['V0'],orient="v", width=0.5)

运行结果:

1.jpg

      从图中可以看出有偏离值,许多数据点位于下四分位点以下。

      然后绘制训练集中变量V0~V37 的箱形图:

column = train_data.columns.tolist()[:39] # 列表头

fig = plt.figure(figsize=(80, 60), dpi=75) # 指定绘图对象的宽度和高度

for i in range(38):

      plt.subplot(7, 8, i + 1) # 7 行8 列子图

      sns.boxplot(train_data[column[i]], orient="v", width=0.5) #箱式图

      plt.ylabel(column[i], fontsize=36)

plt.show()

运行结果:

2.jpg

      从图中发现数据存在许多偏离较大的异常值,可以考虑移除。

2. 获取异常数据并画图

      此方法是采用模型预测的形式找出异常值,可在看完模型训练和验证的理论讲解后,再回来仔细查看下面的代码。

      获取异常数据的函数,代码如下:

# function to detect outliers based on the predictions of a model

def find_outliers(model, X, y, sigma=3):

      # predict y values using model

      try:

          y_pred = pd.Series(model.predict(X), index=y.index)

      # if predicting fails, try fitting the model first

      except:

          model.fit(X,y)

          y_pred = pd.Series(model.predict(X), index=y.index)

      # calculate residuals between the model prediction and true y values

      resid = y - y_pred

      mean_resid = resid.mean()

      std_resid = resid.std()

      # calculate z statistic, define outliers to be where |z|>sigma

      z = (resid - mean_resid)/std_resid

      outliers = z[abs(z)>sigma].index

      # print and plot the results

      print('R2=',model.score(X,y))

      print("mse=",mean_squared_error(y,y_pred))

      print('---------------------------------------')

      print('mean of residuals:',mean_resid)

      print('std of residuals:',std_resid)

      print('---------------------------------------')

      print(len(outliers),'outliers:')

      print(outliers.tolist())

      plt.figure(figsize=(15,5))

      ax_131 = plt.subplot(1,3,1)

      plt.plot(y,y_pred,'.')

      plt.plot(y.loc[outliers],y_pred.loc[outliers],'ro')

      plt.legend(['Accepted','Outlier'])

      plt.xlabel('y')

      plt.ylabel('y_pred');

      ax_132=plt.subplot(1,3,2)

      plt.plot(y,y-y_pred,'.')

      plt.plot(y.loc[outliers],y.loc[outliers]-y_pred.loc[outliers],'ro')

      plt.legend(['Accepted','Outlier'])

      plt.xlabel('y')

      plt.ylabel('y - y_pred');

      ax_133=plt.subplot(1,3,3)

      z.plot.hist(bins=50,ax=ax_133)

      z.loc[outliers].plot.hist(color='r',bins=50,ax=ax_133)

      plt.legend(['Accepted','Outlier'])

      plt.xlabel('z')

      plt.savefig('outliers.png')

      return outliers

      通过岭回归模型找出异常值,并绘制其分布,代码如下:

from sklearn.linear_model import Ridge

from sklearn.metrics import mean_squared_error

X_train=train_data.iloc[:,0:-1]

y_train=train_data.iloc[:,-1]

outliers = find_outliers(Ridge(), X_train, y_train)

      运行结果:

R2= 0.8890858938210386

mse= 0.10734857773123635

---------------------------------------

mean of residuals: 7.686602970006927e-17

std of residuals: 0.3276976673193503

---------------------------------------

31 outliers:

[321, 348, 376, 777, 884, 1145, 1164, 1310, 1458, 1466, 1484, 1523, 1704,1874, 1879, 1979, 2002, 2279, 2528, 2620, 2645, 2647, 2667, 2668, 2669, 2696,2767, 2769, 2807, 2842, 2863]

3.jpg

      说明:也可以采用其他回归模型代替岭回归模型。

3. 直方图和Q-Q 图

      Q-Q 图是指数据的分位数和正态分布的分位数对比参照的图,如果数据符合正态分布,则所有的点都会落在直线上。首先,通过绘制特征变量V0 的直方图查看其在训练集中的统计分布,并绘制Q-Q 图查看V0 的分布是否近似于正态分布。

      绘制变量V0 的直方图和Q-Q 图,代码如下:

plt.figure(figsize=(10,5))

ax=plt.subplot(1,2,1)

sns.distplot(train_data['V0'],fit=stats.norm)

ax=plt.subplot(1,2,2)

res = stats.probplot(train_data['V0'], plot=plt)

      运行结果:


4.jpg

      可以看到,训练集中特征变量V0 的分布不是正态分布。

      然后,绘制训练集中所有变量的直方图和Q-Q 图。

train_cols = 6

train_rows = len(train_data.columns)

plt.figure(figsize=(4*train_cols,4*train_rows))

i=0

for col in train_data.columns:

      i+=1

      ax=plt.subplot(train_rows,train_cols,i)

      sns.distplot(train_data[col],fit=stats.norm)

      i+=1

      ax=plt.subplot(train_rows,train_cols,i)

      res = stats.probplot(train_data[col], plot=plt)

plt.tight_layout()

plt.show()

      篇幅所限,这里只展示一部分结果:

5.jpg

      从数据分布图可以发现,很多特征变量(如V1,V9,V24,V28 等)的数据分布不是正态的,数据并不跟随对角线分布,后续可以使用数据变换对其进行处理。

4. KDE 分布图

      KDE(Kernel Density Estimation,核密度估计)可以理解为是对直方图的加窗平滑。通过绘制KDE 分布图,可以查看并对比训练集和测试集中特征变量的分布情况,发现两个数据集中分布不一致的特征变量。

      首先对比同一特征变量V0 在训练集和测试集中的分布情况,并查看数据分布是否一致。

plt.figure(figsize=(8,4),dpi=150)

ax = sns.kdeplot(train_data['V0'], color="Red", shade=True)

ax = sns.kdeplot(test_data['V0'], color="Blue", shade=True)

ax.set_xlabel('V0')

ax.set_ylabel("Frequency")

ax = ax.legend(["train","test"])

      运行结果:

6.jpg

      可以看到,V0 在两个数据集中的分布基本一致。

      然后,对比所有变量在训练集和测试集中的KDE 分布。

dist_cols = 6

dist_rows = len(test_data.columns)

plt.figure(figsize=(4 * dist_cols, 4 * dist_rows))

i = 1

for col in test_data.columns:

    ax = plt.subplot(dist_rows, dist_cols, i)

    ax = sns.kdeplot(train_data[col], color="Red", shade=True)

    ax = sns.kdeplot(test_data[col], color="Blue", shade=True)

    ax.set_xlabel(col)

    ax.set_ylabel("Frequency")

    ax = ax.legend(["train", "test"])

    i += 1

plt.show()

      运行结果(这里只展示部分结果):

7.jpg

图1-2-12 分布不一致的特征

5. 线性回归关系图

      线性回归关系图主要用于分析变量之间的线性回归关系。首先查看特征变量V0 与target变量的线性回归关系。

fcols = 2

frows = 1

plt.figure(figsize=(8,4),dpi=150)

ax=plt.subplot(1,2,1)

sns.regplot(x='V0', y='target', data=train_data, ax=ax,

               scatter_kws={'marker':'.','s':3,'alpha':0.3},

               line_kws={'color':'k'});

plt.xlabel('V0')

plt.ylabel('target')

ax=plt.subplot(1,2,2)

sns.distplot(train_data['V0'].dropna())

plt.xlabel('V0')

plt.show()

      运行结果:

8.jpg

      然后查看所有特征变量与target 变量的线性回归关系。

fcols = 6

frows = len(test_data.columns)

plt.figure(figsize=(5*fcols,4*frows))

i=0

for col in test_data.columns:

    i+=1

    ax=plt.subplot(frows,fcols,i)

    sns.regplot(x=col, y='target', data=train_data, ax=ax,

                    scatter_kws={'marker':'.','s':3,'alpha':0.3},

                    line_kws={'color':'k'});

    plt.xlabel(col)

    plt.ylabel('target')

    i+=1

    ax=plt.subplot(frows,fcols,i)

    sns.distplot(train_data[col].dropna())

    plt.xlabel(col)

      运行结果:

9.jpg

相关文章
|
1月前
|
机器学习/深度学习 数据采集 算法
R语言中的机器学习库:caret与mlr的深度解析
【9月更文挑战第2天】Caret和mlr是R语言中两个非常重要的机器学习库,它们在数据预处理、模型构建、调优和评估等方面提供了丰富的功能。Caret以其易用性和集成性著称,适合初学者和快速原型开发;而mlr则以其全面性和可扩展性见长,适合处理复杂的机器学习项目。在实际应用中,用户可以根据具体需求和项目特点选择合适的库进行开发。无论是学术研究、商业智能还是教育场景,这两个库都能为数据科学家和机器学习爱好者提供强大的支持。
|
23天前
|
机器学习/深度学习 Java API
阿里云文档智能解析——大模型版能力最佳实践与体验评测
阿里云文档智能解析(大模型版)在处理非结构化数据方面表现优异,尤其是在性能和可扩展性上具有明显优势。虽然存在一些待完善之处,但其强大的基础能力和广泛的适用场景使其成为企业数字转型过程中的有力助手。随着技术的不断进步和完善,相信它会在更多领域展现出更大的价值。
68 5
阿里云文档智能解析——大模型版能力最佳实践与体验评测
|
13天前
|
文字识别 算法 API
阿里云文档解析(大模型版)优化
阿里云文档解析(大模型版
|
2月前
|
弹性计算 负载均衡 数据库
阿里云轻量应用服务器全面解析:收费标准、产品优势及适用场景
在云计算领域,阿里云凭借其强大的技术实力和丰富的产品线,为用户提供了一系列高效、便捷的云服务器产品。其中,轻量应用服务器(Simple Application Server)作为面向个人开发者、中小企业等用户的入门级云产品,凭借其易用性、高性价比以及一站式服务体验,受到了广泛的欢迎。本文将全面解析阿里云轻量应用服务器的收费标准、产品优势以及适用场景,帮助用户更好地了解和选择这一产品。
阿里云轻量应用服务器全面解析:收费标准、产品优势及适用场景
|
1月前
|
弹性计算 开发框架 数据可视化
阿里云虚拟主机和云服务器有什么区别?多角度全解析对比
阿里云虚拟主机与云服务器ECS的主要区别在于权限与灵活性。虚拟主机简化了网站搭建流程,预装常用环境,适合初级用户快速建站;而云服务器提供全面控制权,支持多样化的应用场景,如APP后端、大数据处理等,更适合具备技术能力的用户。尽管虚拟主机在价格上通常更优惠,但随着云服务器价格的下降,其性价比已超越虚拟主机,成为更具吸引力的选择。
|
1月前
|
机器学习/深度学习 数据采集 存储
一文读懂蒙特卡洛算法:从概率模拟到机器学习模型优化的全方位解析
蒙特卡洛方法起源于1945年科学家斯坦尼斯劳·乌拉姆对纸牌游戏中概率问题的思考,与约翰·冯·诺依曼共同奠定了该方法的理论基础。该方法通过模拟大量随机场景来近似复杂问题的解,因命名灵感源自蒙特卡洛赌场。如今,蒙特卡洛方法广泛应用于机器学习领域,尤其在超参数调优、贝叶斯滤波等方面表现出色。通过随机采样超参数空间,蒙特卡洛方法能够高效地找到优质组合,适用于处理高维度、非线性问题。本文通过实例展示了蒙特卡洛方法在估算圆周率π和优化机器学习模型中的应用,并对比了其与网格搜索方法的性能。
167 1
|
2月前
|
图形学 机器学习/深度学习 人工智能
颠覆传统游戏开发,解锁未来娱乐新纪元:深度解析如何运用Unity引擎结合机器学习技术,打造具备自我进化能力的智能游戏角色,彻底改变你的游戏体验——从基础设置到高级应用全面指南
【8月更文挑战第31天】本文探讨了如何在Unity中利用机器学习增强游戏智能。作为领先的游戏开发引擎,Unity通过ML-Agents Toolkit等工具支持AI代理的强化学习训练,使游戏角色能自主学习完成任务。文章提供了一个迷宫游戏示例及其C#脚本,展示了环境观察、动作响应及奖励机制的设计,并介绍了如何设置训练流程。此外,还提到了Unity与其他机器学习框架(如TensorFlow和PyTorch)的集成,以实现更复杂的游戏玩法。通过这些技术,游戏的智能化程度得以显著提升,为玩家带来更丰富的体验。
40 0
|
2月前
|
开发者 算法 虚拟化
惊爆!Uno Platform 调试与性能分析终极攻略,从工具运用到代码优化,带你攻克开发难题成就完美应用
【8月更文挑战第31天】在 Uno Platform 中,调试可通过 Visual Studio 设置断点和逐步执行代码实现,同时浏览器开发者工具有助于 Web 版本调试。性能分析则利用 Visual Studio 的性能分析器检查 CPU 和内存使用情况,还可通过记录时间戳进行简单分析。优化性能涉及代码逻辑优化、资源管理和用户界面简化,综合利用平台提供的工具和技术,确保应用高效稳定运行。
40 0
|
2月前
|
监控 网络协议 Java
Tomcat源码解析】整体架构组成及核心组件
Tomcat,原名Catalina,是一款优雅轻盈的Web服务器,自4.x版本起扩展了JSP、EL等功能,超越了单纯的Servlet容器范畴。Servlet是Sun公司为Java编程Web应用制定的规范,Tomcat作为Servlet容器,负责构建Request与Response对象,并执行业务逻辑。
Tomcat源码解析】整体架构组成及核心组件
|
2月前
|
存储 NoSQL Redis
redis 6源码解析之 object
redis 6源码解析之 object
58 6

热门文章

最新文章

推荐镜像

更多
下一篇
无影云桌面