分析Age

plt.figure(figsize=(18,4))
train_age['Age']=train_age['Age'].astype(np.int)
average_age=train_age[['Age','Survived']].groupby('Age',as_index=False).mean()
sns.barplot(x='Age',y='Survived',data=average_age,palette='BuPu')

这里粗略的得出了Age与Survived的关系

分析Sibsp和Parch

# 筛选出有无兄弟姐妹
sibsp_df = train[train['SibSp']!=0] # 有兄弟姐妹
no_sibsp_df = train[train['SibSp']==0] # 没有兄弟姐妹
# 筛选处有无父母子女
parch_df = train[train['Parch']!=0] # 有父母子女
no_parch_df = train[train['Parch']==0] # 没有父母
plt.figure(figsize=(12,3))
plt.subplot(141)
plt.axis('equal')
sibsp_df['Survived'].value_counts().plot.pie(labels=['No Survived','Survived'],autopct='%1.1f%%',colormap='Blues')
plt.subplot(142)
plt.axis('equal')
no_sibsp_df['Survived'].value_counts().plot.pie(labels=['No Survived','Survived'],autopct='%1.1f%%',colormap='Blues')
plt.subplot(143)
plt.axis('equal')
parch_df['Survived'].value_counts().plot.pie(labels=['No Survived','Survived'],autopct='%1.1f%%',colormap='Reds')
plt.subplot(144)
plt.axis('equal')
no_parch_df['Survived'].value_counts().plot.pie(labels=['No Survived','Survived'],autopct='%1.1f%%',colormap='Reds')
# 亲戚多少与是否存活有关吗？
fig,ax=plt.subplots(1,2,figsize=(15,4))
train[['Parch','Survived']].groupby('Parch').mean().plot.bar(ax=ax[0])
train[['SibSp','Survived']].groupby('SibSp').mean().plot.bar(ax=ax[1])
train['family_size']=train['Parch']+train['SibSp']+1
train[['family_size','Survived']].groupby('family_size').mean().plot.bar(figsize=(15,4))

从以上数据可以较为清楚的去分析兄弟姐妹还有父母与最后的survived的关系，由于兄弟姐妹和父母我认为可以看为家庭成员，所以后来我将这些加起来，然后画出了一个直方图较为好的显示出数据

分析Pclass

train[['Pclass','Survived']].groupby('Pclass').mean().plot.bar(

# 查看Survived 与 Pclass的关系
Survived_Pclass = train['Pclass'].groupby(train['Survived'])
print(Survived_Pclass.value_counts().unstack())
Survived_Pclass.value_counts().unstack().plot(kind = 'bar', stacked = True)
plt.show()

从数据分析可以看出来，等级越高的，存活率就越高，所以我们可以推测，舱的等级与结果有关

分析Fare

fig,ax=plt.subplots(1,2,figsize=(15,4))
train['Fare'].hist(bins=70,ax=ax[0])
train.boxplot(column='Fare',by='Pclass',showfliers=False,ax=ax[1])
fare_not_survived=train['Fare'][train['Survived']==0]
fare_survived=train['Fare'][train['Survived']==1]
# 筛选数据
average_fare=pd.DataFrame([fare_not_survived.mean(),fare_survived.mean()])
std_fare=pd.DataFrame([fare_not_survived.std(),fare_survived.std()])
average_fare.plot(yerr=std_fare,kind='bar',figsize=(15,4),grid=True)

然后我们再看了看乘客费用与Pclass以及Survived的关系，可以看出来Pclass的等级是与Fare有关的，Pclass为1的Fare会比其他的高，最后survived也是有关的

分析Embared

sns.barplot('Embarked', 'Survived', data=train, color="teal")
plt.show()

可以看出C入口的存活率是更高的

总体结合分析

fig,ax=plt.subplots(1,2,figsize=(18,8))
sns.violinplot('Pclass','Age',hue='Survived',data=train_age,split=True,ax=ax[0])
ax[0].set_title('Pclass and Age vs Survived')
sns.violinplot('Sex','Age',hue='Survived',data=train_age,split=True,ax=ax[1])
ax[1].set_title('Sex and Age vs Survived')

这里是希望比较一下Sex和Age还有Pclass和Age的关系

fig=plt.figure()
fig.set(alpha=0.2)
plt.subplot2grid((2,3),(0,0))
train.Survived.value_counts().plot(kind='bar')
plt.title('Survived')
plt.ylabel('num')
plt.subplot2grid((2,3),(0,1))
train.Pclass.value_counts().plot(kind='bar')
plt.title('Pclass')
plt.ylabel('num')
plt.subplot2grid((2,3),(0,2))
plt.scatter(train.Survived,train.Age)
plt.ylabel('Age')
plt.grid(b=True,which='major',axis='y')
plt.title('Age')
plt.subplot2grid((2,3),(1,0),colspan=2)
train.Age[train.Pclass == 1].plot(kind='kde')
train.Age[train.Pclass == 2].plot(kind='kde')
train.Age[train.Pclass == 3].plot(kind='kde')
plt.xlabel('Age')
plt.ylabel('Density')
plt.title('Distribution of passenger ages by Pclass')
plt.legend(('first','second','third'),loc='best')
plt.subplot2grid((2,3),(1,2))
train.Embarked.value_counts().plot(kind='bar')
plt.title('Embaked')
plt.ylabel('num')
plt.show()

这里较为好的表示出来各个关系，有个更直观的感受

从上面的各个数据可以总结一下，最后的survived的值

我们推测可能与Sex是密切相关的，可能在救援过程中，人们会对女性有所照顾。

和Fare和Pclass应该也是密切相关的，这是一个重要的特征，有钱人的存活率会更高，头等舱的存活率也会更高，而票价低的乘客存活率会低很多

同时，观察Embarked，我们可以看到C出口的存活率更高，这可能是因为C出口更加靠近舱门，所以救援速度就会更快

3.建立模型

为逻辑回归建模时，需要输入的特征都是数值型特征，所以在建立模型之前，我们要进行一些操作

为了方便模型的建立，我首先是将train和test拼接在一起

dataset = train.append(test,sort=False)#合并后的数据，方便一起清洗

编码数据处理

对Sex编码

对Sex数据进行编码，男的1女的0

sexdict = {'male':1, 'female':0}
dataset.Sex = dataset.Sex.map(sexdict)

将Embarked, Cabin, Pclass进行one_hot编码

embarked2 = pd.get_dummies(dataset.Embarked, prefix = 'Embarked')
dataset = pd.concat([dataset,embarked2], axis = 1) ## 将编码好的数据添加到原数据上
dataset.drop(['Embarked'], axis = 1, inplace=True) ## 过河拆桥
dataset.head(1)

建立family_size特征

SibSp和Parch分别代表了兄弟姐妹和配偶数量，以及父母与子女数量。通过这两个数字，我们可以计算出该乘客的随行人数，作为一列新的特征

dataset['family']=dataset.SibSp+dataset.Parch+1
dataset.head(1)

去掉无关的

最后把(我觉得)没有帮助的列删除

dataset.drop(['Ticket'], axis = 1, inplace=True)
dataset.info()

接着我用seaborn的库画出维度间的相关性热度图

plt.figure(figsize=(14,12))
sns.heatmap(dataset.corr(),annot = True)
plt.show()

热力图显示，生存与否，与Sex, Fare, Pclass_1相关度都比较高，使用这些维度进行预测

训练集与测试集

x_train = dataset.iloc[0:891, :]
y_train = x_train.Survived
x_train.drop(['Survived'], axis=1, inplace =True)
x_test = dataset.iloc[891:, :]
x_test.drop(['Survived'], axis=1, inplace =True)
y_test = pd.read_csv('../data_files/1.Titantic_data/gender_submission.csv')#测试集
y_test=np.squeeze(y_test)
x_train.shape,y_train.shape,x_test.shape, y_test.shape

Logistic Regression模型

首先建立Logistic Regression模型，这里导入了sklearn中的Logistic Regression模型，进行一个预测。

首先我们利用训练集去拟合模型，这里我先用x_train中的一百个数据去拟合我所建立的model模型，拟合后，我用这拟合出来的模型去预测训练集中剩下的数据，计算它的准确率

from sklearn.linear_model import LogisticRegression 
from sklearn.metrics import accuracy_score
model = LogisticRegression()
model.fit(x_train.iloc[0:-100,:],y_train.iloc[0:-100])
accuracy_score(model.predict(x_train.iloc[-100:,:]),y_train.iloc[-100:].values.reshape(-1,1))
# 0.82

后来的准确率大约是0.82

然后我们再用这个模型去预测我们的测试集，去看看我们的测试集的预测结果

prediction1 = model.predict(x_test)
result = pd.DataFrame({'PassengerId':y_test['PassengerId'].values, 'Survived':prediction1.astype(np.int32)})
result.to_csv("../results/predictions1.csv", index=False)
result.head()

后来会生成一个predictions1.csv文件，将这个文件提交到kaggle上，我们可以得到我们的分数大约是0.76315，不过没事，这只是我们的base模型，我们接下来继续进行优化

在刚刚训练模型的时候，我只是拿了100个数据进行一个训练，所以我尝试将所有的数据进行训练看看结果，然后再用模型去预测测试集，然后再提交到keggle

model2 = LogisticRegression()
model2.fit(x_train,y_train)
prediction2 = model2.predict(x_test)
accuracy_score(y_test['Survived'], prediction2)
result = pd.DataFrame({'PassengerId':y_test['PassengerId'].values, 'Survived':prediction2.astype(np.int32)})
result.to_csv("../results/predictions2.csv", index=False)
result.head()

结果还是比刚刚更高了，但是提高的不多，说明训练集的数据对模型的建立也是占有很重要的因素的，准确率大于0.76794

然后使用交叉验证

先简单看看cross validation情况下的打分

from sklearn.model_selection import cross_val_score, train_test_split
cross_val_score(model2, x_train, y_train, cv=5,scoring='accuracy')
# array([0.81005587, 0.79775281, 0.78651685, 0.76966292, 0.8258427 ])

可以看到出来，数据还是很不错的

接着我们还输出了相关性比较高的那几个模型

pd.concat((pd.DataFrame(x_train.columns, columns = ['variable']), 
           pd.DataFrame(abs(model2.coef_[0]), columns = ['importance'])), 
           axis = 1).sort_values(by='importance', ascending = False)[:15]

随机森林Random Forest模型

# 随机森林
from sklearn.ensemble import RandomForestClassifier
model3 = RandomForestClassifier(n_estimators=500, criterion='entropy', max_depth=5, min_samples_split=1.0,
                                min_samples_leaf=1, max_features='auto',    bootstrap=False, oob_score=False, n_jobs=1, random_state=0,
                                verbose=0)
model3.fit(x_train, y_train)
prediction3 =  model3.predict(x_test)
result = pd.DataFrame({'PassengerId':y_test['PassengerId'].values, 'Survived':prediction3.astype(np.int32)})
result.to_csv("../results/predictions3.csv", index=False)
accuracy_score(y_test['Survived'], prediction3)

用随机森林模型进行建立的，最后得到的结果还是差强任意，还没有单纯的logisticRegression好，还需要继续优化

决策树模型

from sklearn.tree import DecisionTreeClassifier
model4 = DecisionTreeClassifier(criterion='entropy', max_depth=7, min_impurity_decrease=0.0)
model4.fit(x_train, y_train)
prediction4 = model4.predict(x_test)
result = pd.DataFrame({'PassengerId':y_test['PassengerId'].values, 'Survived':prediction4.astype(np.int32)})
result.to_csv("../results/predictions4.csv", index=False)
accuracy_score(y_test['Survived'], prediction4)

投票法

prediciton_vote = pd.DataFrame({'PassengerId': y_test['PassengerId'],
                                 'Vote': prediction1.astype(int)+prediction2.astype(int)+prediction3.astype(int)})
vote = { 0:False,1:False,2:True,3:True}
prediciton_vote['Survived']=prediciton_vote['Vote'].map(vote)
prediciton_vote.head()
result = pd.DataFrame({'PassengerId':y_test['PassengerId'].values, 'Survived':prediciton_vote.Survived.astype(np.int32)})
result.to_csv("../results/predictions5.csv", index=False)

最后的结果是最好的，大约得到的分数达到了0.77272

在这次模型预测中，最高也大概智能达到0.77左右，可能是在处理特征的时候还是不够好，不够这只是第一次而已，我一定会继续加油的!我也会继续找机会优化这些数据

Do one thing at a time, and do well.

一次只做一件事，做到最好！

4.完整代码

import numpy as np
import pandas as pd
import matplotlib.pyplot as plt
from sklearn import metrics
from sklearn.linear_model import LogisticRegression
import seaborn as sns  
import warnings
warnings.filterwarnings("ignore")
train = pd.read_csv('../data_files/1.Titantic_data/train.csv')
test = pd.read_csv('../data_files/1.Titantic_data/test.csv')
train['Age']=train['Age'].fillna(train['Age'].mean()) # 用平均值填充
train.drop(['Cabin'],axis=1,inplace=True) # 删去Cabin的那一列数据
train.Embarked = train.Embarked.fillna('S') # 用’S'填补缺失值
test['Age']=test['Age'].fillna(test['Age'].mean())
test['Fare']=test['Fare'].fillna(test['Fare'].mean())
test.drop('Cabin',axis=1,inplace=True)
dataset = train.append(test,sort=False)#合并后的数据，方便一起清洗
sexdict = {'male':1, 'female':0}
dataset.Sex = dataset.Sex.map(sexdict)
embarked2 = pd.get_dummies(dataset.Embarked, prefix = 'Embarked')
dataset = pd.concat([dataset,embarked2], axis = 1) ## 将编码好的数据添加到原数据上
dataset.drop(['Embarked'], axis = 1, inplace=True) ## 过河拆桥
pclass = pd.get_dummies(dataset.Pclass, prefix = 'Pclass')
dataset = pd.concat([dataset,pclass], axis = 1)
dataset.drop(['Pclass'], axis = 1, inplace=True)
dataset['family']=dataset.SibSp+dataset.Parch+1
dataset.drop(['Ticket','Name'], axis = 1, inplace=True)
x_train = dataset.iloc[0:891, :]
y_train = x_train.Survived
x_train.drop(['Survived'], axis=1, inplace =True)
x_test = dataset.iloc[891:, :]
x_test.drop(['Survived'], axis=1, inplace =True)
y_test = pd.read_csv('../data_files/1.Titantic_data/gender_submission.csv')#测试集
y_test=np.squeeze(y_test)
x_train.shape,y_train.shape,x_test.shape, y_test.shape
from sklearn.linear_model import LogisticRegression 
from sklearn.metrics import accuracy_score
model = LogisticRegression()
model.fit(x_train.iloc[0:-100,:],y_train.iloc[0:-100])
accuracy_score(model.predict(x_train.iloc[-100:,:]),y_train.iloc[-100:].values.reshape(-1,1))
prediction1 = model.predict(x_test)
result = pd.DataFrame({'PassengerId':y_test['PassengerId'].values, 'Survived':prediction1.astype(np.int32)})
result.to_csv("../results/predictions1.csv", index=False)
model2 = LogisticRegression()
model2.fit(x_train,y_train)
prediction2 = model2.predict(x_test)
result = pd.DataFrame({'PassengerId':y_test['PassengerId'].values, 'Survived':prediction2.astype(np.int32)})
result.to_csv("../results/predictions2.csv", index=False)
# 随机森林
from sklearn.ensemble import RandomForestClassifier
model3 = RandomForestClassifier(n_estimators=500, criterion='entropy', max_depth=5, min_samples_split=1.0,
                                min_samples_leaf=1, max_features='auto',    bootstrap=False, oob_score=False, n_jobs=1, random_state=0,
                                verbose=0)
model3.fit(x_train, y_train)
prediction3 =  model3.predict(x_test)
result = pd.DataFrame({'PassengerId':y_test['PassengerId'].values, 'Survived':prediction3.astype(np.int32)})
result.to_csv("../results/predictions3.csv", index=False)
from sklearn.tree import DecisionTreeClassifier
model4 = DecisionTreeClassifier(criterion='entropy', max_depth=7, min_impurity_decrease=0.0)
model4.fit(x_train, y_train)
prediction4 = model4.predict(x_test)
result = pd.DataFrame({'PassengerId':y_test['PassengerId'].values, 'Survived':prediction4.astype(np.int32)})
result.to_csv("../results/predictions4.csv", index=False)
prediciton_vote = pd.DataFrame({'PassengerId': y_test['PassengerId'],
                                 'Vote': prediction1.astype(int)+prediction2.astype(int)+prediction3.astype(int)})
vote = { 0:False,1:False,2:True,3:True}
prediciton_vote['Survived']=prediciton_vote['Vote'].map(vote)
prediciton_vote.head()
result = pd.DataFrame({'PassengerId':y_test['PassengerId'].values, 'Survived':prediciton_vote.Survived.astype(np.int32)})
result.to_csv("../results/predictions5.csv", index=False)

补充优化

不定时会进行更新优化

每日一句

Don’t let the past steal your present.(别让过去悄然偷走了你的当下)

如果需要数据和代码，可以自提

路径1：我的gitee

路径2：百度网盘

链接：https://pan.baidu.com/s/1U9dteXf56yo3fQ7b9LETsA

提取码：5odf

机器学习实战一：泰坦尼克号生存预测 Titantic（下）

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3.建立模型

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对Sex编码

将Embarked, Cabin, Pclass进行one_hot编码

建立family_size特征

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