python数据预处理

2023-09-21 14:51

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Ⅰ.数据源

catering_sale.xls
catering_sale_all.xls

Ⅱ.导入库

import pandas as pdimport numpy as npfrom scipy import statsimport matplotlib.pyplot as pltimport seaborn as snsfrom sklearn.preprocessing import MinMaxScaler, StandardScaler# 避免画图时无法显示中文（中文部分以正方格显示）plt.rcParams['font.sans-serif']=['SimHei']plt.rcParams['axes.unicode_minus']=False# 显示所有的列，而不是以……显示pd.set_option('display.max_columns', None)# 显示所有的行，而不是以……显示pd.set_option('display.max_rows', None)# 不自动换行显示pd.set_option('display.width', None)

Ⅲ.读取数据

# 读取文件catering_sale=pd.read_excel('./data/catering_sale.xls')

Ⅳ.数据缺失值处理

# 判断是否存在缺失值print(catering_sale.info(),'\n')# print(np.isnan(catering_sale).any(),'\n')catering_sale2=catering_sale.dropna(axis=0)print(catering_sale2.info(),'\n')

输出结果如下：

<class 'pandas.core.frame.DataFrame'>RangeIndex: 201 entries, 0 to 200Data columns (total 2 columns): #   Column  Non-Null Count  Dtype         ---  ------  --------------  -----          0   日期      201 non-null    datetime64[ns] 1   销量      200 non-null    float64       dtypes: datetime64[ns](1), float64(1)memory usage: 3.3 KBNone <class 'pandas.core.frame.DataFrame'>Int64Index: 200 entries, 0 to 200Data columns (total 2 columns): #   Column  Non-Null Count  Dtype         ---  ------  --------------  -----          0   日期      200 non-null    datetime64[ns] 1   销量      200 non-null    float64       dtypes: datetime64[ns](1), float64(1)memory usage: 4.7 KBNone

观察可知，【销量】存在一个缺失值，本例将缺失值所在行进行删除处理

Ⅴ.数据特征分析

# 数据特征分析y=catering_sale2.iloc[:,1]print(catering_sale2.describe(),'\n')m=stats.mode(y)r=np.max(y)-np.min(y)cv=np.std(y)/np.mean(y)n,(smin,smax),sm,sv,ss,sk=stats.describe(y)print(f"统计量：{n}，最小值：{smin}，最大值：{smax}，极差：{r}，众数：{m}，均值：{sm}，方差：{sv}，偏度：{ss}，峰度：{sk}，变异系数：{cv}\n")

输出结果如下：

                销量count   200.000000mean   2755.214700std     751.029772min      22.00000025%    2451.97500050%    2655.85000075%    3026.125000max    9106.440000 统计量：200，最小值：22.0，最大值：9106.44，极差：9084.44，众数：ModeResult(mode=array([2618.2]), count=array([2]))，均值：2755.2146999999995，方差：564045.7182129748，偏度：3.0384935298149753，峰度：29.36759633770712，变异系数：0.2719025288924932

Ⅵ.数据异常值处理

# 画箱线图y=np.array(y)def boxplot(y,title):    plt.style.use('ggplot')    plt.subplots()    plt.boxplot(y,patch_artist=True,showmeans=True,showfliers=True,medianprops={'color':'yellow'},flierprops={'markerfacecolor':'red'},labels=[''])    plt.xlabel('销量')    plt.text(1.05,3850,'上边缘')    plt.text(1.05,1780,'下边缘')    plt.text(1.1,3000,'上四分位数Q3')    plt.text(0.8,2600,'中位数Q2')    plt.text(1.1,2300,'下四分位数Q1')    plt.text(1.05,6500,'异常值')    plt.title(f'{title}箱线图')    plt.show()# 计算上下四分位数q1=np.quantile(y,q=0.25)q3=np.quantile(y,q=0.75)# 异常值判断标准，1.5倍的四分位差 计算上下须对应的值low_quantile=q1-1.5*(q3-q1)high_quantile=q3+1.5*(q3-q1)print(f'下四分位数Q1：{q1}，上四分位数Q3：{q3}，下边缘：{low_quantile}，上边缘：{high_quantile}\n')y2=[]for i in y:    if i>high_quantile:        i=high_quantile        y2.append(i)    elif i<low_quantile:        i=low_quantile        y2.append(i)    else:        y2.append(i)boxplot(y,title='异常值处理前')boxplot(y2,title='异常值处理后')

输出结果如下：
异常值处理前箱线图

下四分位数Q1：2451.975，上四分位数Q3：3026.125，下边缘：1590.7499999999998，上边缘：3887.3500000000004

观察可知，箱线图上下边缘存在异常值，本例通过四分位法对异常值进行处理，即：超出上边缘的异常值让其落在上边缘，低于下边缘的异常值让其落在下边缘

输出结果如下：
异常值处理后箱线图

Ⅶ.数据标准化/归一化处理

# 标准化处理catering_sale_all=pd.read_excel('./data/catering_sale_all.xls',index_col=0)# 方法一：归一化处理normalization_data1=MinMaxScaler().fit_transform(catering_sale_all)normalization_data1=[[round(j,2) for j in normalization_data1[i]] for i in range(len(normalization_data1))]normalization_data1=np.array(normalization_data1)# 方法二：标准化处理normalization_data2=StandardScaler().fit_transform(catering_sale_all)normalization_data2=[[round(j,2) for j in normalization_data2[i]] for i in range(len(normalization_data2))]normalization_data2=np.array(normalization_data2)print(f'方法一：归一化处理：\n{normalization_data1}\n方法二：标准化处理：\n{normalization_data2}')

输出结果如下：

方法一：归一化处理：[[1.   0.1  0.4  1.   0.9  0.83 0.94 0.45 0.64 1.  ] [0.57 1.   1.   0.48 0.5  0.58 1.   0.73 1.   0.39] [0.5  0.3  0.8  0.48 0.4  0.   0.33 0.55 0.64 0.22] [0.43 0.1  0.2  0.   0.6  0.5  0.44 0.73 1.   0.39] [0.07 0.5  0.9  0.24 0.8  0.58 0.89 0.55 0.91 0.43] [0.71 0.5  0.9  0.62 0.4  0.5  0.61 0.55 0.18 0.22] [0.43 0.2  0.9  0.24 0.1  0.33 0.5  0.27 0.64 0.13] [0.43 0.7  0.9  0.14 0.3  0.42 0.28 0.64 0.73 0.04] [0.21 0.3  0.4  0.   0.1  0.08 0.22 0.   0.36 0.26] [0.43 0.6  0.9  0.14 0.4  0.33 0.28 0.36 0.45 0.22] [0.21 0.2  0.4  0.29 0.   0.33 0.39 0.   0.   0.26] [0.14 0.4  0.   0.19 0.4  0.5  0.78 0.36 0.91 0.22] [0.43 0.2  0.7  0.29 0.7  0.42 0.72 0.36 0.55 0.48] [0.5  0.3  0.6  0.14 1.   0.83 0.83 0.36 0.09 0.43] [0.71 0.7  0.8  0.33 0.5  0.67 0.39 0.64 0.55 0.48] [0.07 0.3  0.8  0.38 0.5  0.33 0.5  0.09 0.73 0.3 ] [0.21 0.7  0.6  0.29 0.7  0.08 0.39 0.82 0.27 0.39] [0.43 1.   0.   0.43 0.3  0.5  0.   0.   0.82 0.17] [0.   0.5  0.9  0.48 0.9  0.42 0.67 0.   0.73 0.3 ] [0.36 0.2  0.5  0.81 0.1  0.75 0.39 0.18 0.45 0.3 ] [0.57 0.1  0.7  0.24 0.3  0.42 0.44 0.18 0.64 0.22] [0.57 0.1  0.1  0.57 0.3  0.92 0.72 0.18 0.27 0.17] [0.07 0.2  0.6  0.19 0.2  0.58 0.44 0.64 0.36 0.04] [0.29 0.   0.2  0.19 0.8  1.   0.28 0.64 0.55 0.  ] [0.36 0.3  0.8  0.52 0.4  0.67 0.33 0.64 0.64 0.09] [0.07 0.5  0.8  0.29 0.3  0.42 0.39 0.45 0.64 0.3 ] [0.21 0.2  0.3  0.38 0.3  0.33 0.44 1.   0.64 0.3 ] [0.36 0.   0.7  0.33 0.4  0.67 0.39 0.45 0.64 0.22] [0.36 0.1  0.3  0.29 0.2  0.08 0.28 0.55 0.27 0.22]]方法二：标准化处理：[[ 2.81 -0.95 -0.64  3.05  1.77  1.42  1.93  0.11  0.3   3.89] [ 0.9   2.41  1.39  0.62  0.23  0.4   2.17  1.15  1.74  0.59] [ 0.58 -0.21  0.71  0.62 -0.16 -1.98 -0.68  0.45  0.3  -0.36] [ 0.26 -0.95 -1.32 -1.59  0.61  0.06 -0.2   1.15  1.74  0.59] [-1.33  0.54  1.05 -0.49  1.38  0.4   1.69  0.45  1.38  0.82] [ 1.54  0.54  1.05  1.28 -0.16  0.06  0.51  0.45 -1.5  -0.36] [ 0.26 -0.58  1.05 -0.49 -1.32 -0.62  0.03 -0.58  0.3  -0.83] [ 0.26  1.29  1.05 -0.93 -0.55 -0.28 -0.92  0.8   0.66 -1.3 ] [-0.69 -0.21 -0.64 -1.59 -1.32 -1.64 -1.15 -1.62 -0.78 -0.12] [ 0.26  0.92  1.05 -0.93 -0.16 -0.62 -0.92 -0.24 -0.42 -0.36] [-0.69 -0.58 -0.64 -0.27 -1.7  -0.62 -0.44 -1.62 -2.22 -0.12] [-1.01  0.17 -2.   -0.71 -0.16  0.06  1.22 -0.24  1.38 -0.36] [ 0.26 -0.58  0.37 -0.27  1.   -0.28  0.98 -0.24 -0.06  1.06] [ 0.58 -0.21  0.04 -0.93  2.15  1.42  1.46 -0.24 -1.86  0.82] [ 1.54  1.29  0.71 -0.05  0.23  0.74 -0.44  0.8  -0.06  1.06] [-1.33 -0.21  0.71  0.18  0.23 -0.62  0.03 -1.28  0.66  0.11] [-0.69  1.29  0.04 -0.27  1.   -1.64 -0.44  1.49 -1.14  0.59] [ 0.26  2.41 -2.    0.4  -0.55  0.06 -2.1  -1.62  1.02 -0.59] [-1.65  0.54  1.05  0.62  1.77 -0.28  0.74 -1.62  0.66  0.11] [-0.05 -0.58 -0.3   2.16 -1.32  1.08 -0.44 -0.93 -0.42  0.11] [ 0.9  -0.95  0.37 -0.49 -0.55 -0.28 -0.2  -0.93  0.3  -0.36] [ 0.9  -0.95 -1.66  1.06 -0.55  1.75  0.98 -0.93 -1.14 -0.59] [-1.33 -0.58  0.04 -0.71 -0.93  0.4  -0.2   0.8  -0.78 -1.3 ] [-0.37 -1.33 -1.32 -0.71  1.38  2.09 -0.92  0.8  -0.06 -1.54] [-0.05 -0.21  0.71  0.84 -0.16  0.74 -0.68  0.8   0.3  -1.07] [-1.33  0.54  0.71 -0.27 -0.55 -0.28 -0.44  0.11  0.3   0.11] [-0.69 -0.58 -0.98  0.18 -0.55 -0.62 -0.2   2.18  0.3   0.11] [-0.05 -1.33  0.37 -0.05 -0.16  0.74 -0.44  0.11  0.3  -0.36] [-0.05 -0.95 -0.98 -0.27 -0.93 -1.64 -0.92  0.45 -1.14 -0.36]]

Ⅷ.数据相关性分析

# 相关性分析pearson=catering_sale_all.corr(method='pearson')print('相关性矩阵：\n',pearson)y2=catering_sale_all.iloc[:,1:]# 相关性矩阵散点图# sns.pairplot(y2,kind='reg',diag_kind='hist')# plt.title('相关性矩阵散点图')# plt.show()# 相关性矩阵热力图sns.heatmap(pearson,square=True,annot=True)plt.title('相关性矩阵热力图')plt.show()

输出结果如下：
相关性矩阵热力图

相关性矩阵：            百合酱蒸凤爪    翡翠蒸香茜饺   金银蒜汁蒸排骨     乐膳真味鸡     蜜汁焗餐包      生炒菜心    铁板酸菜豆腐     香煎韭菜饺     香煎罗卜糕    原汁原味菜心百合酱蒸凤爪   1.000000  0.009206  0.016799  0.455638  0.126700  0.308496  0.204898  0.127448 -0.090276  0.428316翡翠蒸香茜饺   0.009206  1.000000  0.304434 -0.012279  0.066560 -0.180446 -0.026908  0.062344  0.270276  0.020462金银蒜汁蒸排骨  0.016799  0.304434  1.000000  0.035135  0.122710 -0.184290  0.187272  0.121543  0.077808  0.029074乐膳真味鸡    0.455638 -0.012279  0.035135  1.000000  0.089602  0.325462  0.297692 -0.068866 -0.030222  0.421878蜜汁焗餐包    0.126700  0.066560  0.122710  0.089602  1.000000  0.361068  0.528772  0.219578  0.200550  0.516849生炒菜心     0.308496 -0.180446 -0.184290  0.325462  0.361068  1.000000  0.369787  0.038233  0.049898  0.122988铁板酸菜豆腐   0.204898 -0.026908  0.187272  0.297692  0.528772  0.369787  1.000000  0.095543  0.157958  0.567332香煎韭菜饺    0.127448  0.062344  0.121543 -0.068866  0.219578  0.038233  0.095543  1.000000  0.178336  0.049689香煎罗卜糕   -0.090276  0.270276  0.077808 -0.030222  0.200550  0.049898  0.157958  0.178336  1.000000  0.088980原汁原味菜心   0.428316  0.020462  0.029074  0.421878  0.516849  0.122988  0.567332  0.049689  0.088980  1.000000