CategoryResourceRepost/极客时间专栏/数据分析实战45讲/第一模块:数据分析基础篇/16丨数据分析基础篇答疑.md
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2024-07-11 05:50:32 +00:00

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截止到今天我们已经将数据分析基础篇的内容都学习完了。在这个过程中感谢大家积极踊跃地进行留言既给其他同学提供了不少帮助也让专栏增色了不少。在这些留言中有很多同学对某个知识点有所疑惑我总结了NumPy、Pandas、爬虫以及数据变换中同学们遇到的问题精选了几个具有代表性的来作为答疑。

NumPy相关

答疑1如何理解NumPy中axis的使用

这里我引用文稿中的一段代码:

a = np.array([[4,3,2],[2,4,1]])
print np.sort(a)
print np.sort(a, axis=None)
print np.sort(a, axis=0)  
print np.sort(a, axis=1)  

同学们最容易混淆的是axis=0 和 axis=1的顺序。你可以记住axis=0代表跨行实际上就是按列axis=1 代表跨列(实际上就是按行)。

如果排序的时候没有指定axis默认axis=-1代表就是按照数组最后一个轴来排序。如果axis=None代表以扁平化的方式作为一个向量进行排序。

所以上面的运行结果为:

[[2 3 4]
 [1 2 4]]
[1 2 2 3 4 4]
[[2 3 1]
 [4 4 2]]
[[2 3 4]
 [1 2 4]]

我解释下axis=0的排序结果axis=0代表的是跨行跨行就是按照列所以实际上是对[4, 2] [3, 4] [2, 1]来进行排序,排序结果是[2, 4] [3, 4] [1, 2],对应的是每一列的排序结果。还原到矩阵中也就是 2 3 1], [4, 4, 2

答疑2定义结构数组中的S32代表什么意思

我文稿中定义了一个结构数组persontype。

import numpy as np
persontype = np.dtype({
    'names':['name', 'age', 'chinese', 'math', 'english'],
    'formats':['S32','i', 'i', 'i', 'f']})

这里实际上用的是numpy中的字符编码来表示数据类型的定义比如i代表整数f代表单精度浮点数S代表字符串S32代表的是32个字符的字符串。

如果数据中使用了中文可以把类型设置为U32比如

import numpy as np
persontype = np.dtype({
    'names':['name', 'age', 'chinese', 'math', 'english'],
    'formats':['U32','i', 'i', 'i', 'f']})
peoples = np.array([("张飞",32,75,100, 90),("关羽",24,85,96,88.5), ("赵云",28,85,92,96.5),("黄忠",29,65,85,100)], dtype=persontype)

答疑3PyCharm中无法import numpy的问题

有些同学已经安装好了numpy但在PyCharm中依然无法使用numpy。遇到这个问题的主要原因是PyCharm会给每一个新建的项目都是一个全新的虚拟环境。

在这个环境下默认的包只有pip、setuptools和wheel这三个工具你可以在File->Settings里面找到这个界面。

这说明numpy并没有配置到你创建的这个Project下的环境中需要手动点击右侧的+号对numpy进行添加。


添加之后,你就可以正常运行程序,显示出结果了。

答疑4我不明白为什么打印出来的name会带一个b

这位同学的代码是这样的:

student = np.dtype([('name','S20'), ('age', 'i1'), ('marks', 'f4')])
 a = np.array([('abc', 21, 50),('xyz', 18, 75)], dtype = student)
 print(a)
 print(a['name'])
 结果:
 [(b'abc', 21, 50.) (b'xyz', 18, 75.)]
 [b'abc' b'xyz']

我来解释一下。Python3 默认str是Unicode类型所以要转成bytestring会在原来的str前加上b。如果你用py2.7就不会有这个问题py3的b只是告诉你这里它转化成了bytestring进行输出。

答疑5np.ceil代表什么意思

ceil是numpy中的一个函数代表向上取整。比如np.ceil(2.4)=3。

数据分析思维培养及练习相关

答疑1Online Judge的比赛题目数学不好怎么办

Vol1~Vol32的难度是逐渐增加吗的怎么可以选出有易到难的题目

Online Judge有一些简单的题目可以选择选择使用人数多且accepted比例高的题目。另外它面向的是一些参加比赛的人员比如高中的NOI比赛或者大学的ACM比赛。你也可以选择leetcode或者pythontip进行训练。

难度不一定是增加的而是出题的先后顺序。难易程度你可以看下提交的人数和Accepted的比例。提交人数和Accepted比例越高说明越简单。

答疑2加餐中小区宽带使用多台手机等设备不会被检测到吗

小区宽带和手机飞行是两种解决方案。用手机飞行不需要用到小区宽带。 用小区宽带需要使用到交换机这里可以自己来控制交换机每次自动切换IP。

答疑3加餐中提到的一万个手机号。。。那怎么更换呢也要一万台设备吗

1万个手机号主要用于账号注册通常采用的是“卡池”这个设备。简单来说卡池可以帮你做收发短信。一个卡池设备512张卡并发32路。

有了卡池还需要算法。你不能让这512张卡每次操作都是有规律可循的比如都是同步执行某项操作否则微信、Facebook会直接把它们干掉。学过数据挖掘的人应该会知道这512张卡如果是协同操作可以直接被算法识别出来。在微信、Facebook看来这512张卡实际上是同一个人也就是“机器人”。所以卡池可以帮你做短信验证码以便账号登录用。MIFI+SIM帮你做手机流量上网用。这是两套不同的设备。

答疑4听说企业里用SQL和Excel进行数据分析的很多这块该如何选择

SQL和Excel做统计的工作多一些涉及到编程的很少。如果你想在这个行业进一步提升或者做一名算法工程师那么你都要和Python打交道。专栏里数据挖掘算法的部分是用Python交付的。Excel和SQL很难做数据挖掘。

如果想对数据概况有个了解做一些基础分析用Excel和SQL是OK的。但是想进一步挖掘数据的价值掌握Python还是挺有必要的。

另外如果你做的是数据可视化工作在企业里会用到tableau或者powerBI这些工具。数据采集你也可以选择第三方工具或者自己用Python来编写。

答疑5学一些算法的时候比如SVM是不是掌握它们的理论内容即可。不需要自己去实现用的时候调用库即可

是的这些算法都有封装直接使用即可。在python的sklearn中就是一行语句的事。

答疑6老师我现在等于从零开始学数据挖掘所谓的数学基础指的是把高数学到哪种境界啊是像考研那样不管极限导数积分每种题型都要会解还是只需要了解这些必备的高数基础的概念

不需要求解每一道数学题,只需要具备高数基础概念即可!概率论与数理统计、线性代数、最优化方法和图论这些,我在算法中涉及的地方都会讲到,你暂时不用提前学习这些数学知识。我觉得最好的方式就是在案例中灵活运用,这样可以加深你对这些数学知识的理解。

对于大部分从0开始学数据挖掘的人来说可以淡化公式重点理解使用场景和概念。

爬虫相关问题

答疑1关于Python爬虫工具的推荐

我除了在专栏里讲到了Requests、XPath解析以及Selenium、PhantomJS。还有一些工具是值得推荐的。

Scrapy是一个Python的爬虫框架它依赖的工具比较多所以在pip install的时候会安装多个工具包。scrapy本身包括了爬取、处理、存储等工具。在scrapy中有一些组件是提供给你的需要你针对具体任务进行编写。比如在item.py对抓取的内容进行定义在spider.py中编写爬虫在pipeline.py中对抓取的内容进行存储可以保存为csv等格式。这里不具体讲解scrapy的使用。

另外Puppeteer是个很好的选择可以控制Headless Chrome这样就不用Selenium和PhantomJS。与Selenium相比Puppeteer直接调用Chrome的API接口不需要打开浏览器直接在V8引擎中处理同时这个组件是由Google的Chrome团队维护的所以兼容性会很好。

答疑2driver = webdriver.Chrome(),为什么输入这个代码就会报错了呢?

报错的原因是没有下载或正确配置ChromeDriver路径正确的方法如下

1.下载ChromeDriver并放到Chrome浏览器目录中

下载地址:http://npm.taobao.org/mirrors/chromedriver/72.0.3626.7/

2.将Chrome浏览器目录添加到系统的环境变量Path中然后再运行下试试.

另外你也可以在代码中设置ChromeDriver的路径方法如下

chrome_driver = "C:\Users\cheny\AppData\Local\Google\Chrome\Application\chromedriver.exe"
driver = webdriver.Chrome(executable_path=chrome_driver)

答疑3如果是需要用户登陆后才能爬取的数据该怎么用python来实现呢

你可以使用Python+Selenium的方式完成账户的自动登录因为Selenium是个自动化测试的框架使用Selenium的webdriver就可以模拟浏览器的行为。找到输入用户名密码的地方输入相应的值然后模拟点击即可完成登录没有验证码的情况下

另外你也可以使用cookie来登录网站方法是你登录网站时先保存网站的cookie然后在下次访问的时候加载之前保存的cookie放到request headers中这样就不需要再登录网站了。

答疑4为什么我在豆瓣网查询图片的网址与你不一样https://www.douban.com/search?cat=1025&q=王祖贤&source=suggest 。

咱们访问豆瓣查询图片的网址应该是一样的。只是我给出的是json的链接。

方法是这样的用Chrome浏览器的开发者工具可以监测出来网页中是否有json数据的传输所以我给出的链接是json数据传输的链接 https://www.douban.com/j/search_photo?q=%E7%8E%8B%E7%A5%96%E8%B4%A4&limit=20&start=0

答疑5XHR数据这个是如何查出来的我使用chrome的开发者工具查看XHR数据但是查不到这部分麻烦老师帮忙解答。

你需要使用浏览器的插件查看 XHR 数据,比如在 Chrome的开发者工具。

在豆瓣搜索中,我们对“王祖贤”进行了模拟,发现 XHR 数据中有一个请求是这样的:

https://www.douban.com/j/search_photo?q=王祖贤&limit=20&start=0

你可以看一下操作流程。

数据变换相关

答疑1数据规范化、归一化、标准化是同一个概念么

数据规范化是更大的概念,它指的是将不同渠道的数据,都按照同一种尺度来进行度量,这样做有两个好处,一是让数据之间具有可比较性;另一个好处就是方便后续运算,因为数据在同一个数量级上规整了,在机器学习迭代的时候,也会加快收敛效率。

数据归一化和数据标准化都是数据规范化的方式。不同点在于数据归一化会让数据在一个[0,1]或者[-1,1]的区间范围内。而数据标准化会让规范化的数据呈现正态分布的情况,所以你可以这么记:归一化的“一”,是让数据在[0,1]的范围内。而标准化,目标是让数据呈现标准的正态分布。

答疑2什么时候会用到数据规范化Min-max、Z-Score和小数定标

刚才提到了,进行数据规范化有两个作用:一是让数据之间具有可比较性,二是加快后续算法的迭代收敛速度。

实际上你能看到Min-max、Z-Score和小数定标规范化都是一种线性映射的关系将原来的数值投射到新的空间中。这样变换的好处就是可以看到在特定空间内的数值分布情况比如通过Min-max可以看到数据在[0,1]之间的分布情况Z-Score可以看到数值的正态分布情况等。

不论是采用哪种数据规范化方法,规范化后的数值都会在同一个数量的级别上,这样方便后续进行运算。

那么回过头来看在数据挖掘算法中是否都需要进行数据规范化呢一般情况下是需要的尤其是针对距离相关的运算比如在K-Means、KNN以及聚类算法中我们需要有对距离的定义所以在做这些算法前需要对数据进行规范化。

另外还有一些算法用到了梯度下降作为优化器这是为了提高迭代收敛的效率也就是提升找到目标函数最优解的效率。我们也需要进行数据规范化比如逻辑回归、SVM和神经网络算法。

在这些算法中都有目标函数,需要对目标函数进行求解。梯度下降的目标是寻找到目标函数的最优解,而梯度的方法则指明了最优解的方向,如下图所示。

当然不是所有的算法都需要进行数据规范化。在构造决策树的时候,可以不用提前做数据规范化,因为我们不需要关心特征值的大小维度,也没有使用到梯度下降来做优化,所以数据规范化对决策树的构造结果和构造效率影响不大。除此之外,还是建议你在做数据挖掘算法前进行数据规范化。

答疑3如何使用Z-Score规范化将分数变成正态分布

我在专栏文稿中举了一个Z-Score分数规范化的例子假设A与B的考试成绩都为80分A的考卷满分是100分及格60分B的考卷满分是500分及格300分。这里假设A和B的考试成绩都是成正态分布可以直接采用Z-Score的线性化规范化方法。

在专栏的讨论区中有个同学提出了“Z-Score”的非线性计算方式大家可以一起了解下

  • 先按公式计算出百分等级。百分等级(年级)=100-(100x年级名次-50)/有效参加考试人数。这里百分等级是每个学生在该批学生中的相对位置,其中百分等级是按照正态分布图的所占面积比例求得的;
  • 按照百分等级数去标准正态分布表中查询得出Z-Score值这样最终得出的Z分便是标准的正态分布能够将偏态转化成标准正态。
  • 因为在很多情况下数值如果不是正态分布而是偏态分布直接使用Z-Score的线性计算方式无法将分数转化成正态分布。采用以上的方法可以解决这一个问题大家可以了解下。这里偏态分布指的是非对称分布的偏斜状态包括了负偏态也就是左偏态分布以及正偏态也就是右偏态分布。

    我发现大家对工具的使用和场景比较感兴趣,所以最后留两道思考题。

    第一道题假设矩阵a = np.array(4,3,2],[2,4,1),请你编写代码将矩阵中的每一列按照从小到大的方式进行排序。

    第二道题你都用过哪些Python爬虫工具抓取过哪些数据觉得哪个工具好用

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