Python:需求预估

作者: slade_sal | 来源:发表于2017-07-12 09:42 被阅读54次

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之前写了一篇以基于elastic的需求预估的文章，只不过用的是R语言开发的，最近在学python，就仿照逻辑写了一篇python的，主要修改点如下：

用决策树替换了elastic算法
用分层抽样替换了组合抽样

需要看详细理论及思考过程参考链接：商品需求预估

python code如下：

# -*- coding:utf-8 -*-
import pandas as pd
import numpy as np
import random as rd
from sklearn import tree

# 读取数据
data_orgin = pd.read_table("C:/Users/17031877/Desktop/supermarket_second_hair_washing_train.txt")
data_deal_1 = data_orgin.drop(['aimed_date', 'member_id', 'age', 'gender', 'diff_rgst'], axis=1)

这边是常规的数据读取，删除了不必要的列

#因变量单列
label = data_deal_1['label']

# 用户分量级
value00 = ['max_date_diff', 'aimed_max_date_diff']
data00 = data_deal_1[value00]

value01 = ['max_pay', 'per_pay', 'six_month_max_pay', 'six_month_per_pay', 'three_month_max_pay', 'three_month_per_pay',
           'one_month_max_pay', 'one_month_per_pay', 'fifteen_day_max_pay', 'fifteen_day_per_pay', 'aimed_max_pay',
           'aimed_per_pay', 'aimed_six_month_max_pay', 'aimed_six_month_per_pay', 'aimed_three_month_max_pay',
           'aimed_three_month_per_pay', 'aimed_one_month_max_pay', 'aimed_one_month_per_pay',
           'aimed_fifteen_day_max_pay', 'aimed_fifteen_day_per_pay', 'qty_drtn_seven', 'qty_drtn_fourteen']
data01 = data_deal_1[value01]

value02 = ['cnt_time', 'six_month_cnt_time', 'three_month_cnt_time', 'one_month_cnt_time', 'fifteen_day_cnt_time',
           'aimed_cnt_time', 'aimed_six_month_cnt_time', 'aimed_three_month_cnt_time', 'aimed_one_month_cnt_time',
           'aimed_fifteen_day_cnt_time', 'pv_times_seven', 'pv_times_fourteen', 'search_times_seven',
           'search_times_fourteen', 'clc_times_seven', 'clc_times_fourteen', 'cart2_times_seven',
           'cart2_times_fourteen', 'cart1_times_seven', 'cart1_times_fourteen', 'unpay_times_seven',
           'unpay_times_fourteen']
data02 = data_deal_1[value02]

value03 = ['pv_visit_last_period', 'search_last_period', 'clc_last_period', 'cart2_last_period', 'cart1_last_period',
           'unpay_last_period']
data03 = data_deal_1[value03]

因为不同量级的数据之后做异常点处理的时候截断位置不同，所有需要分割数据处理

def test_function_one(x, l):
    k = x.dropna(how='any')
    y = k.quantile(l)
    z = k.max()
    x[x > y] = y
    x = x.fillna(value=z)
    return x
for i in range(len(data00.columns)):
    data00.iloc[:, i] = test_function_one(data00.iloc[:, i], 0.98)

def test_function_two(x, l):
    k = x.dropna(how='any')
    y = k.quantile(l)
    z = 0
    x[x > y] = y
    x = x.fillna(value=z)
    return x
for i in range(len(data01.columns)):
    data01.iloc[:, i] = test_function_two(data01.iloc[:, i], 0.95)
for i in range(len(data02.columns)):
    data02.iloc[:, i] = test_function_two(data02.iloc[:, i], 0.99)

def test_function_three(x):
    z = 14
    x[x > z] = z
    x = x.fillna(value=z)
    return x
for i in range(len(data03.columns)):
    data03.iloc[:, i] = test_function_three(data03.iloc[:, i])
# 数据合并
data_train = pd.concat([label, data00, data01, data02, data03], axis=1)

根据数据量的不同做数据分割，跑上面写完的code函数就可以

#数量级对比
zero_case = data_train[data_train['label'] == 0]['label'].count()
print '负样本数：%d' % zero_case
one_case = data_train[data_train['label'] == 1]['label'].count()
print '正样本数: %d' % (one_case)

负样本数：292936
正样本数: 3973
Backend TkAgg is interactive backend. Turning interactive mode on.

实际看下来，正负样本的差异的确还是很大，这个其实做多了就有经验，常规的来看，潜在的浏览、搜索到最后的成单，普遍自然转化不到1%，也正是这么低的转化，才需要一些算法来做信息抓去。

def case_sample(x, y, z):
    diff_case = pd.DataFrame(x[y]).drop_duplicates([y])
    result = []
    result = pd.DataFrame(result)
    for i in range(len(diff_case)):
        k = np.array(diff_case)[i]
        data_set = x[x[y] == k[0]]
        nrow_nb = data_set.iloc[:, 0].count()
        data_set.index = range(nrow_nb)
        index_id = rd.sample(range(nrow_nb), int(nrow_nb * z))
        result = pd.concat([result, data_set.iloc[index_id, :]], axis=0)
    return result


zero_case = data_train[data_train['label'] == 0]
one_case = data_train[data_train['label'] == 1]
# 开始分层抽样
new_zero_case = case_sample(zero_case, 'unpay_last_period', 0.1)
# 新数量级对比
new_zero_case_count = new_zero_case[new_zero_case['label'] == 0]['label'].count()
# 数据集合并
new_data_train = pd.concat([new_zero_case, one_case], axis=0)

case_sample是一个简单的分层抽样的小函数，x是数据集，y是分层变量，z是抽样占比；新的样本new_data_train中正负样本比例在1:10左右，这边的样本比是我自己设置的，不一定是最合理的；且此处也不一定要求一定用分层抽样，只是我用来练练手的；推荐还是遵从奥卡姆原理，在未知的情况下，尽可能简单的解决问题，比如组合抽样就是很不错的方法。

#函数设置
clf = tree.DecisionTreeRegressor(criterion='mse', max_features='log2', random_state=1)

#函数拟合
y = new_data_train['label']
x = new_data_train.drop('label', 1)
clf.fit(x, y)

#数据预测
y_predict = clf.predict(x)

# 结果对比
y.index = range(len(y))
combined_date = pd.concat([y, pd.DataFrame(y_predict)], axis=1)
combined_date.columns = ['actual', 'predict']

这边稍微讲解一下，我认为的sklearn中DecisionTreeRegressor中比较终于的参数设置，criterion这边为模型优化的标准，常规的有mse和mae，建议在数据量差异不大的时候多考虑mse；max_features是每次训练用的特征个数，综合特征量级考虑，一般有log2，sqrt，尽可能是抽取比例在70%；max_depth刚开始可以默认，第一类模型出来后，可在结果附近迭代，寻找out of bag最小的error下的值；另外，我没有发现有weight设置，可能是我不熟悉，但是如果sklearn这边不提供weight的化，我们在做数据预处理的时候一定要平衡数据，不然当数据集过偏的时候最后的结果会以“牺牲”少类的判断正确率去完善整体正确率。


# case 1
x = []
y = []
for i in range(1, 10):
    test_data = combined_date
    i = i / float(10)
    for j in range(combined_date['actual'].count()):
        if test_data.iloc[j, 1] > i:
            test_data.iloc[j, 1] = 1
        else:
            continue
    z = test_data[test_data['actual'] == test_data['predict']]['actual'].count() / float(test_data['actual'].count())
    x.append(i)
    y.append(z)

这边写了检查函数，检查了分别0.1~1，以0.1为间隔的情况下的分割点，每个分割点下预测正确的数量/所有统计的样本数，也就是下面的accuracy.

# case 2
test_data = combined_date
aimed_data = test_data[test_data['predict']>0]
k1=aimed_data[aimed_data['actual']==1]['predict'].count()
k2=float(aimed_data['predict'].count())

print '所有预测可能下单用户中真实下单用户数：%d' %(k1)
print '所有预测可能下单用户数：%d' %(k2)

因为这边需要对用户营销，所以更关系topN的转化率，需要看一下实际正样本被覆盖了多数，以上即为code，这边的效果值为98.7%，还是比较高的，但是应该是过拟合了，所有一般不建议单纯使用决策树模型

所有的python code到这里就结束了，后续我做项目的同时会同时更新R及python两种code的思考，和大家讨论分享学习，谢谢。

参考文献：