[PYTHON] Vous serez ingénieur dans 100 jours ――Jour 79 ――Programmation ――À propos de l'apprentissage automatique 4

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Cette fois, c'est une continuation de l'histoire de l'apprentissage automatique.

À propos du flux de traitement des données de l'apprentissage automatique

Le flux de travail lors de l'intégration de l'apprentissage automatique est le suivant.

Décidez de l'objectif
Acquisition de données
Compréhension / sélection / traitement des données
Création d'un magasin de données (ensemble de données)
Création de modèles
Vérification de l'exactitude
Mise en œuvre du système

Parmi celles-ci, 2-3 parties sont appelées prétraitement des données.

Cette fois, je voudrais créer un data mart à partir de ce prétraitement.

À propos de la création d'un data mart

Le langage est Python Les bibliothèques pour l'apprentissage automatique sont «Pandas» et «Numpy» La bibliothèque de visualisation utilise «seaborn», «matplotlib».

** Chargement de la bibliothèque **

#Charger la bibliothèque
import pandas as pd 
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
import seaborn as sns
import warnings
warnings.filterwarnings('ignore')

%matplotlib inline

** Détails des données **

Les données utilisées cette fois sont la «liste des passagers du Titanic».

PassengerID:ID du passager
Survived:Résultat de survie(0=mort, 1=Survie)
Pclass:Classe de passagers(1 semble être le meilleur)
Name:Nom du passager
Sex:sexe
Age:âge
SibSp Nombre de frères et conjoints
Parch Nombre de parents et d'enfants
Numéro de billet
Frais d'embarquement
Numéro de chambre cabine
Port embarqué à bord

Supposons que vous ayez un fichier appelé titanic_train.csv.

** Lire le fichier **

Dans la bibliothèque pandas, il existe de nombreuses méthodes de lecture pour le format de fichier appelé read_xxx, alors utilisez-les pour lire le fichier. Cette fois, c'est un fichier CSV, donc c'est read_csv.

La bibliothèque pandas est une bibliothèque qui gère les formats de données appelés cadres de données tabulaires. Chargez le fichier dans le bloc de données.

#Lire les données du fichier
file_path = 'data/titanic_train.csv'
train_df = pd.read_csv(file_path,encoding='utf-8')
train_df.head()

	PassengerId	Survived	Pclass	Name	Sex	Age	SibSp	Ticket	Fare	Cabin	Embarked
0	1	0	3	Braund, Mr. Owen Harris	male	22	1	A/5 21171	7.25	NaN	S
1	2	1	1	Cumings, Mrs. John Bradley (Florence Briggs Th...	female	38	1	PC 17599	71.2833	C85	C
2	3	1	3	Heikkinen, Miss. Laina	female	26	0	STON/O2. 3101282	7.925	NaN	S
3	4	1	1	Futrelle, Mrs. Jacques Heath (Lily May Peel)	female	35	1	113803	53.1	C123	S
4	5	0	3	Allen, Mr. William Henry	male	35	0	373450	8.05	NaN	S

Les données ressemblent à ceci.

La dernière fois, j'ai examiné le contenu de diverses données et demandé quel type de données pouvait être utilisé. Cette fois, nous allons continuer avec cela, en utilisant des données qui semblent utilisables, et les incorporer dans des données pour l'apprentissage automatique.

** Vérifiez les valeurs manquantes **

Lorsque les données sont lues, s'il n'y a pas de données, elles seront traitées comme une valeur manquante sur la trame de données.

Combien de valeurs manquantes sont Trame de données .isnull (). Sum () Vous pouvez vérifier le nombre de valeurs manquantes dans chaque colonne avec.

train_df.isnull().sum()

PassengerId 0 Survived 0 Pclass 0 Name 0 Sex 0 Age 177 SibSp 0 Parch 0 Ticket 0 Fare 0 Cabin 687 Embarked 2 dtype: int64

En regardant cela, il semble que seules certaines colonnes ont des valeurs manquantes. Il semble y avoir un défaut dans «Age», «Cabin» et «Embarked».

N'afficherons que la partie avec des valeurs manquantes.

** Extraire les lignes qui correspondent aux conditions **

Trame de données [expression conditionnelle]

** Extraire les lignes avec des valeurs manquantes **

Trame de données [Trame de données ['nom de la colonne']. Isnull ()]

train_df[train_df['Embarked'].isnull()]

	PassengerId	Survived	Pclass	Name	Sex	Age	SibSp	Parch	Ticket	Fare	Cabin	Embarked
61	62	1	1	Icard, Miss. Amelie	female	38	0	0	113572	80	B28	NaN
829	830	1	1	Stone, Mrs. George Nelson (Martha Evelyn)	female	62	0	0	113572	80	B28	NaN

En regardant la valeur dans la colonne ʻEmbarked, c'est NaN`. Les valeurs manquantes sur le bloc de données sont affichées sous la forme «NaN».

En cas de numéros manquants ·Valeur moyenne ·Médian ・ Valeur arbitraire Dans de nombreux cas, les valeurs manquantes sont complétées par.

Les valeurs de catégorie telles que «Marqué» ne sont pas des nombres et ne peuvent pas être remplacées par des nombres.

Si vous voulez remplir les valeurs manquantes, vous pouvez les remplir avec fillna.

** Compléter les valeurs manquantes avec des valeurs arbitraires **

Trame de données .fillna (valeur de remplissage)

Si vous souhaitez compléter avec la valeur moyenne de cette colonne, recherchez d'abord la valeur moyenne.

** Calculer la moyenne de la colonne **

Trame de données ['nom de la colonne']. Mean ()

** Trouvez la valeur médiane de la colonne **

Trame de données ['nom de la colonne']. Median ()

print(train_df['Fare'].mean())
print(train_df['Fare'].median())

32.2042079685746 14.4542

#Compléter l'âge avec la valeur moyenne
train_df['Age'] = train_df['Age'].fillna(train_df['Age'].mean())

** Vectorisation des valeurs de catégorie **

Dans l'apprentissage automatique, toutes les valeurs utilisées pour le calcul doivent être des valeurs numériques. Dans le cas d'une valeur de catégorie composée de chaînes de caractères, dans de nombreux cas, à l'exception de certains modèles, elle ne peut pas être utilisée telle quelle en tant que données d'apprentissage automatique.

Par conséquent, il convertit la valeur de la catégorie en une valeur numérique en tant que «vecteur unique».

** Faire de la valeur de catégorie un vecteur one-hot **

«Un vecteur chaud» est les données qui créent une colonne de valeurs de catégorie et définit la valeur à 1 si le nom de la colonne est différent et à 0 si la valeur est différente.

pd.get_dummies (bloc de données [['nom de la colonne']])

Si prefix = 'prefix' est ajouté, un nom peut être donné avant le nom de la colonne. Cela créera une nouvelle trame de données.

#Classification des lieux d'embarquement
train_df["Embarked"] = train_df["Embarked"].fillna('N')
one_hot_df = pd.get_dummies(train_df["Embarked"],prefix='Em')
one_hot_df.head()

	Em_C	Em_S
0	0	1
1	1	0
2	0	1
3	0	1
4	0	1

Puisque la colonne ʻEmbarkeda un défaut, elle est transformée en valeur de catégorie après avoir remplacé le défaut parN`. Génère une nouvelle trame de données qui est remplacée par 1 là où il y a une valeur de catégorie et 0 là où elle ne l'est pas.

Vous allez créer des colonnes pour chaque type de données. S'il y a trop de types de données, les données seront brutes (presque 0). C'est une bonne idée de créer des variables catégorielles uniquement pour celles qui sont limitées dans une certaine mesure.

** Conversion de nombres et de chaînes ** Nous changerons les données d'une chaîne de caractères en une valeur numérique, ou changerons la valeur numérique en une chaîne de caractères pour en faire des données pouvant être utilisées pour l'apprentissage automatique.

Étant donné que Gender (Sex) est une chaîne de caractères, il ne peut pas être utilisé pour l'apprentissage automatique tel quel. Nous convertirons une chaîne de caractères en une valeur numérique.

Cadre de données ['nom de la colonne'] .replace ({valeur: valeur, valeur: valeur ...})

#Quantification du genre(0 hommes,1 femme)
train_df['Sex2'] = train_df['Sex'].replace({'male':0,'female':1})
train_df.head()

	PassengerId	Survived	Pclass	Name	Sex	Age	SibSp	Ticket	Fare	Cabin	Embarked	Sex2
0	1	0	3	Braund, Mr. Owen Harris	male	22	1	A/5 21171	7.25	NaN	S	0
1	2	1	1	Cumings, Mrs. John Bradley (Florence Briggs Th...	female	38	1	PC 17599	71.2833	C85	C	1
2	3	1	3	Heikkinen, Miss. Laina	female	26	0	STON/O2. 3101282	7.925	NaN	S	1
3	4	1	1	Futrelle, Mrs. Jacques Heath (Lily May Peel)	female	35	1	113803	53.1	C123	S	1
4	5	0	3	Allen, Mr. William Henry	male	35	0	373450	8.05	NaN	S	0

Création d'une nouvelle colonne de genre.

Vous pouvez également utiliser replace lors de la conversion d'un nombre en chaîne. Lors du changement de tout le type de données d'une colonne

Trame de données ['nom de la colonne']. Astype (np. Type de données)

** Numérisation **

Calculons l'âge en utilisant l'âge. Si vous arrondissez l'âge par 10 et le divisez, vous obtenez l'âge. Vous pouvez également créer une colonne pour les éléments manquants sans âge.


#Catégorisation par âge
train_df['period'] = train_df['Age']//10
train_df['period'] = train_df['period'].fillna('NaN')
train_df['period'] = train_df['period'].astype(np.str)
period_df = pd.get_dummies(train_df["period"],prefix='Pe')
period_df.head()

	Pe_2.0	Pe_3.0
0	1	0
1	0	1
2	1	0
3	0	1
4	0	1

** Combiner des trames de données **

Nous combinerons les trames de données nouvellement créées en une seule. Utilisez pd.concat pour l'assembler.

pd.concat ([bloc de données, bloc de données], axe = 1)

Axis = 1 doit être combiné horizontalement et axis = 0 doit être combiné verticalement. Il est nécessaire de faire correspondre le nombre de colonnes et de lignes lors de la combinaison.


con_df = pd.concat([train_df,period_df],axis=1)
con_df = pd.concat([con_df,one_hot_df],axis=1)
con_df.head(1)

	PassengerId	Survived	Pclass	Name	Sex	Age	SibSp	Parch	Ticket	Fare	...	Pe_3.0	Pe_4.0	Pe_5.0	Pe_6.0	Pe_7.0	Pe_8.0	Em_C	Em_N	Em_Q	Em_S
0	1	0	3	Braund, Mr. Owen Harris	male	22	1	0	A/5 21171	7.25	...	0	0	0	0	0	0	0	0	0	1

Vous avez maintenant concaténé les blocs de données horizontalement.

** Supprimer les données inutiles **

Lors de la combinaison de blocs de données, la colonne d'origine est supprimée car les données avant la conversion ne sont pas nécessaires.

Data frame.drop (['nom de la colonne'], axe = 1)

data_df = con_df.drop(['PassengerId','Pclass','Name','Age','Ticket','Cabin','Embarked','period','Sex'], axis=1)
data_df.head()

	Survived	SibSp	Fare	Sex2	Pe_2.0	Pe_3.0	Em_C	Em_S
0	0	1	7.25	0	1	0	0	1
1	1	1	71.2833	1	0	1	1	0
2	1	0	7.925	1	1	0	0	1
3	1	1	53.1	1	0	1	0	1
4	0	0	8.05	0	0	1	0	1

Toutes les données sont des valeurs numériques. De cette manière, elles peuvent être utilisées comme données finales pour l'apprentissage automatique.

Résumé

Aujourd'hui, j'ai traité les données et créé un data mart pour l'apprentissage automatique. Nous n'avons introduit que quelques méthodes de traitement aujourd'hui.

Tout d'abord, apprenons le déroulement approximatif. Et une fois que vous l'avez compris dans une certaine mesure, je pense que c'est une bonne idée de trouver des moyens d'améliorer la précision ou d'essayer de nouvelles méthodes.

21 jours avant de devenir ingénieur

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