Esplorazione dei dati basati sul web per i modelli predittivi utilizzando il notebook di analisi dei dati esplorativi (EDA)

Il notebook di analisi dei dati esplorativi (EDA) è progettato per aiutarti a scoprire i pattern dei dati, controllare l’integrità dei dati e riepilogare i dati pertinenti per i modelli predittivi.

L'esempio del notebook EDA è stato ottimizzato tenendo presente i dati basati sul Web ed è costituito da due parti. La prima parte inizia con l’utilizzo di Query Service per visualizzare tendenze e istantanee di dati. Successivamente, tenendo presente l’obiettivo dell’analisi dei dati esplorativi, i dati vengono aggregati a livello di profilo e visitatore.

La seconda parte inizia con l'esecuzione di un'analisi descrittiva sui dati aggregati utilizzando le librerie Python. Questo blocco appunti presenta visualizzazioni quali istogrammi, grafici a dispersione, grafici a barre e una matrice di correlazione per ricavare informazioni utili utilizzate per determinare quali funzioni sono più probabilmente utili per la previsione di un obiettivo.

Introduzione

Prima di leggere questa guida, consulta la JupyterLab guida utente per un’introduzione di alto livello a JupyterLab e il suo ruolo all’interno di Data Science Workspace. Inoltre, se utilizzi i tuoi dati, consulta la documentazione relativa all’ accesso ai dati in Jupyterlab notebook🔗. Questa guida contiene informazioni importanti sui limiti dei dati del blocco appunti.

Questo blocco appunti utilizza un set di dati midvalue sotto forma di dati Adobe Analytics Experience Events trovati nell'Analysis Workspace di Analytics. Per utilizzare il blocco appunti EDA, è necessario definire la tabella dati con i seguenti valori target_table e target_table_id. È possibile utilizzare qualsiasi set di dati midvalue.

Per trovare questi valori, segui i passaggi descritti nella sezione scrivi a un set di dati nella sezione python della guida all’accesso ai dati JupyterLab . Il nome del set di dati (target_table) si trova nella directory del set di dati. Una volta fatto clic con il pulsante destro del mouse sul set di dati per esplorare o scrivere dati in un blocco appunti, nella voce del codice eseguibile viene fornito un ID set di dati (target_table_id).

Individuazione dei dati

Questa sezione contiene passaggi di configurazione e query di esempio utilizzati per visualizzare tendenze quali "prime dieci città per attività utente" o "primi dieci prodotti visualizzati".

Configurazione delle librerie

JupyterLab supporta più librerie. Il codice seguente può essere incollato ed eseguito in una cella di codice per raccogliere e installare tutti i pacchetti richiesti utilizzati in questo esempio. Puoi utilizzare pacchetti aggiuntivi o alternativi al di fuori di questo esempio per l’analisi dei dati. Per un elenco dei pacchetti supportati, copia e incolla !pip list --format=columns in una nuova cella.

!pip install colorama
import chart_studio.plotly as py
import plotly.graph_objs as go
from plotly.offline import iplot
from scipy import stats
import numpy as np
import warnings
warnings.filterwarnings('ignore')
from scipy.stats import pearsonr
import matplotlib.pyplot as plt
from scipy.stats import pearsonr
import pandas as pd
import math
import re
import seaborn as sns
from datetime import datetime
import colorama
from colorama import Fore, Style
pd.set_option('display.max_columns', None)
pd.set_option('display.max_rows', None)
pd.set_option('display.width', 1000)
pd.set_option('display.expand_frame_repr', False)
pd.set_option('display.max_colwidth', -1)

Connetti a Adobe Experience Platform Query Service

JupyterLab su Platform consente di utilizzare SQL in un Python blocco appunti per accedere ai dati tramite Query Service. L’accesso ai dati tramite Query Service può essere utile per gestire set di dati di grandi dimensioni a causa dei suoi tempi di esecuzione superiori. È consigliabile che l’esecuzione di query sui dati utilizzando Query Service abbia un limite di tempo di elaborazione di dieci minuti.

Prima di utilizzare Query Service in JupyterLab, assicurati di avere familiarità con la Query Service sintassi SQL.

Per utilizzare Query Service in JupyterLab, è innanzitutto necessario creare una connessione tra il blocco appunti Python in funzione e il servizio query. Questo può essere ottenuto eseguendo la cella seguente.

qs_connect()

Definisci il set di dati midvalues per l’esplorazione

Per iniziare a eseguire query ed esplorare i dati, è necessario fornire una tabella di dati midvalues. Copia e sostituisci i valori table_name e table_id con i tuoi valori della tabella dati.

target_table = "table_name"
target_table_id = "table_id"

Una volta completata, questa cella avrà un aspetto simile al seguente esempio:

target_table = "cross_industry_demo_midvalues"
target_table_id = "5f7c40ef488de5194ba0157a"

Esplorare il set di dati per le date disponibili

Utilizzando la cella fornita di seguito, puoi visualizzare l’intervallo di date incluso nella tabella. Lo scopo di esplorare il numero di giorni, la prima e l’ultima data, è quello di aiutare a selezionare un intervallo di date per un’ulteriore analisi.

%%read_sql -c QS_CONNECTION
SELECT distinct Year(timestamp) as Year, Month(timestamp) as Month, count(distinct DAY(timestamp)) as Count_days, min(DAY(timestamp)) as First_date, max(DAY(timestamp)) as Last_date, count(timestamp) as Count_hits
from {target_table}
group by Month(timestamp), Year(timestamp)
order by Year, Month;

L'esecuzione della cella produce il seguente output:

output della data della query

Configurare le date per l’individuazione dei set di dati

Dopo aver determinato le date disponibili per l’individuazione dei set di dati, è necessario aggiornare i parametri seguenti. Le date configurate in questa cella vengono utilizzate solo per l'individuazione dei dati sotto forma di query. Le date vengono aggiornate nuovamente in intervalli idonei per l’analisi dei dati esplorativi più avanti in questa guida.

target_year = "2020" ## The target year
target_month = "02" ## The target month
target_day = "(01,02,03)" ## The target days

Individuazione del set di dati

Dopo aver configurato tutti i parametri, avviato Query Service e dotato di un intervallo di date, puoi iniziare a leggere le righe di dati. Limitare il numero di righe lette.

from platform_sdk.dataset_reader import DatasetReader
from datetime import date
dataset_reader = DatasetReader(PLATFORM_SDK_CLIENT_CONTEXT, dataset_id=target_table_id)
# If you do not see any data or would like to expand the default date range, change the following query
Table = dataset_reader.limit(5).read()

Per visualizzare il numero di colonne disponibili nel set di dati, utilizza la cella seguente:

print("\nNumber of columns:",len(Table.columns))

Per visualizzare le righe del set di dati, utilizza la cella seguente. In questo esempio, il numero di righe è limitato a cinque.

Table.head(5)

uscita riga tabella

Una volta che hai un'idea dei dati contenuti nel set di dati, può essere utile suddividere ulteriormente il set di dati. In questo esempio vengono elencati i nomi delle colonne e i tipi di dati per ciascuna colonna, mentre l'output viene utilizzato per verificare se il tipo di dati è corretto o meno.

ColumnNames_Types = pd.DataFrame(Table.dtypes)
ColumnNames_Types = ColumnNames_Types.reset_index()
ColumnNames_Types.columns = ["Column_Name", "Data_Type"]
ColumnNames_Types

elenco dei nomi delle colonne e dei tipi di dati

Esplorazione delle tendenze del set di dati

La sezione seguente contiene quattro query di esempio utilizzate per esplorare le tendenze e i pattern nei dati. Gli esempi forniti di seguito non sono esaustivi ma coprono alcune delle funzioni più comunemente esaminate.

Conteggio attività orario per un dato giorno

Questa query analizza il numero di azioni e clic nel corso della giornata. L’output è rappresentato sotto forma di una tabella contenente metriche sul conteggio delle attività per ogni ora del giorno.

%%read_sql query_2_df -c QS_CONNECTION

SELECT Substring(timestamp, 12, 2)                        AS Hour, 
       Count(enduserids._experience.aaid.id) AS Count 
FROM   {target_table}
WHERE  Year(timestamp) = {target_year} 
       AND Month(timestamp) = {target_month}  
       AND Day(timestamp) in {target_day}
GROUP  BY Hour
ORDER  BY Hour;

output query 1

Dopo aver confermato il funzionamento della query, i dati possono essere presentati in un istogramma grafico universale per una chiarezza visiva.

trace = go.Bar(
    x = query_2_df['Hour'],
    y = query_2_df['Count'],
    name = "Activity Count"
)

layout = go.Layout(
    title = 'Activity Count by Hour of Day',
    width = 1200,
    height = 600,
    xaxis = dict(title = 'Hour of Day'),
    yaxis = dict(title = 'Count')
)

fig = go.Figure(data = [trace], layout = layout)
iplot(fig)

output grafico a barre per la query 1

Le prime 10 pagine visualizzate per un dato giorno

Questa query analizza quali pagine sono più visualizzate per un dato giorno. L’output è rappresentato sotto forma di una tabella contenente metriche sul nome della pagina e sul conteggio della visualizzazione della pagina.

%%read_sql query_4_df -c QS_CONNECTION

SELECT web.webpagedetails.name                 AS Page_Name, 
       Sum(web.webpagedetails.pageviews.value) AS Page_Views 
FROM   {target_table}
WHERE  Year(timestamp) = {target_year}
       AND Month(timestamp) = {target_month}
       AND Day(timestamp) in {target_day}
GROUP  BY web.webpagedetails.name 
ORDER  BY page_views DESC 
LIMIT  10;

Dopo aver confermato il funzionamento della query, i dati possono essere presentati in un istogramma grafico universale per una chiarezza visiva.

trace = go.Bar(
    x = query_4_df['Page_Name'],
    y = query_4_df['Page_Views'],
    name = "Page Views"
)

layout = go.Layout(
    title = 'Top Ten Viewed Pages For a Given Day',
    width = 1000,
    height = 600,
    xaxis = dict(title = 'Page_Name'),
    yaxis = dict(title = 'Page_Views')
)

fig = go.Figure(data = [trace], layout = layout)
iplot(fig)

prime dieci pagine visualizzate

Le dieci città principali raggruppate per attività utente

Questa query analizza da quali città provengono i dati.

%%read_sql query_6_df -c QS_CONNECTION

SELECT concat(placeContext.geo.stateProvince, ' - ', placeContext.geo.city) AS state_city, 
       Count(timestamp)                                                     AS Count
FROM   {target_table}
WHERE  Year(timestamp) = {target_year}
       AND Month(timestamp) = {target_month}
       AND Day(timestamp) in {target_day}
GROUP  BY state_city
ORDER  BY Count DESC
LIMIT  10;

Dopo aver confermato il funzionamento della query, i dati possono essere presentati in un istogramma grafico universale per una chiarezza visiva.

trace = go.Bar(
    x = query_6_df['state_city'],
    y = query_6_df['Count'],
    name = "Activity by City"
)

layout = go.Layout(
    title = 'Top Ten Cities by User Activity',
    width = 1200,
    height = 600,
    xaxis = dict(title = 'City'),
    yaxis = dict(title = 'Count')
)

fig = go.Figure(data = [trace], layout = layout)
iplot(fig)

dieci città principali

I dieci prodotti più visualizzati

Questa query fornisce un elenco dei primi dieci prodotti visualizzati. Nell’esempio seguente, la funzione Explode() viene utilizzata per restituire ogni prodotto dell’oggetto productlistitems alla propria riga. Questo ti consente di eseguire una query nidificata per aggregare le visualizzazioni di prodotto per SKU diversi.

%%read_sql query_7_df -c QS_CONNECTION

SELECT Product_List_Items.sku AS Product_SKU,
       Sum(Product_Views) AS Total_Product_Views
FROM  (SELECT Explode(productlistitems) AS Product_List_Items, 
              commerce.productviews.value   AS Product_Views 
       FROM   {target_table}
       WHERE  Year(timestamp) = {target_year}
              AND Month(timestamp) = {target_month}
              AND Day(timestamp) in {target_day}
              AND commerce.productviews.value IS NOT NULL) 
GROUP BY Product_SKU 
ORDER BY Total_Product_Views DESC
LIMIT  10;

Dopo aver confermato il funzionamento della query, i dati possono essere presentati in un istogramma grafico universale per una chiarezza visiva.

trace = go.Bar(
    x = "SKU-" + query_7_df['Product_SKU'],
    y = query_7_df['Total_Product_Views'],
    name = "Product View"
)

layout = go.Layout(
    title = 'Top Ten Viewed Products',
    width = 1200,
    height = 600,
    xaxis = dict(title = 'SKU'),
    yaxis = dict(title = 'Product View Count')
)

fig = go.Figure(data = [trace], layout = layout)
iplot(fig)

prime dieci visualizzazioni di prodotto

Dopo aver esplorato le tendenze e i pattern dei dati, dovresti avere una buona idea di quali funzioni desideri creare per una previsione di un obiettivo. L’utilizzo dello skin tra le tabelle consente di evidenziare rapidamente la forma di ogni attributo di dati, le rappresentazioni errate e gli outlier di grandi dimensioni nei valori e di iniziare a suggerire relazioni potenziali da esplorare tra gli attributi.

Analisi dei dati esplorativi

L’analisi esplorativa dei dati viene utilizzata per migliorare la comprensione dei dati e creare un’intuizione per domande convincenti che possono essere utilizzate come base per la modellazione.

Al termine della fase di rilevamento dei dati, avrai esplorato i dati a livello di evento con alcune aggregazioni a livello di evento, città o ID utente per vedere le tendenze di un giorno. Anche se questi dati sono importanti, non forniscono un quadro completo. Ancora non si capisce cosa spinge un acquisto sul tuo sito web.

Per comprendere questo aspetto, è necessario aggregare i dati a livello di profilo/visitatore, definire un obiettivo di acquisto e applicare concetti statistici quali correlazione, grafici a barre e grafici a dispersione. Questi metodi vengono utilizzati per confrontare i modelli di attività per gli acquirenti rispetto ai non acquirenti nella finestra di previsione definita.

In questa sezione vengono create ed esplorate le seguenti funzioni:

  • COUNT_UNIQUE_PRODUCTS_PURCHASED: Il numero di prodotti univoci acquistati.
  • COUNT_CHECK_OUTS: Numero di check-out.
  • COUNT_PURCHASES: Numero di acquisti.
  • COUNT_INSTANCE_PRODUCTADDS: Il numero di istanze di aggiunta prodotti.
  • NUMBER_VISITS : Numero di visite.
  • COUNT_PAID_SEARCHES: Numero di ricerche pagate.
  • DAYS_SINCE_VISIT: Il numero di giorni dall’ultima visita.
  • TOTAL_ORDER_REVENUE: Totale ricavi ordine.
  • DAYS_SINCE_PURCHASE: Numero di giorni dall'acquisto precedente.
  • AVG_GAP_BETWEEN_ORDERS_DAYS: Il divario medio tra gli acquisti in giorni.
  • STATE_CITY: Contiene lo stato e la città.

Prima di continuare con l’aggregazione dei dati, devi definire i parametri della variabile di previsione utilizzata nell’analisi dei dati esplorativi. In altre parole, cosa volete dal vostro modello di scienza dei dati? I parametri comuni includono un obiettivo, un periodo di previsione e un periodo di analisi.

Se si utilizza il blocco appunti EDA, è necessario sostituire i valori riportati di seguito prima di continuare.

goal = "commerce.`order`.purchaseID" #### prediction variable
goal_column_type = "numerical" #### choose either "categorical" or "numerical"
prediction_window_day_start = "2020-01-01" #### YYYY-MM-DD
prediction_window_day_end = "2020-01-31" #### YYYY-MM-DD
analysis_period_day_start = "2020-02-01" #### YYYY-MM-DD
analysis_period_day_end = "2020-02-28" #### YYYY-MM-DD

### If the goal is a categorical goal then select threshold for the defining category and creating bins. 0 is no order placed, and 1 is at least one order placed:
threshold = 1

Aggregazione dei dati per la creazione di funzioni e obiettivi

Per iniziare l’analisi esplorativa, devi creare un obiettivo a livello di profilo, seguito dall’aggregazione del set di dati. In questo esempio vengono fornite due query. La prima query contiene la creazione di un obiettivo. La seconda query deve essere aggiornata per includere nella prima query tutte le variabili diverse da quelle. È possibile aggiornare la limit per la query. Dopo aver eseguito le seguenti query, i dati aggregati sono ora disponibili per l’esplorazione.

%%read_sql target_df -d -c QS_CONNECTION

SELECT DISTINCT endUserIDs._experience.aaid.id                  AS ID,
       Count({goal})                                            AS TARGET
FROM   {target_table}
WHERE DATE(TIMESTAMP) BETWEEN '{prediction_window_day_start}' AND '{prediction_window_day_end}'
GROUP BY endUserIDs._experience.aaid.id;
%%read_sql agg_data -d -c QS_CONNECTION

SELECT z.*, z1.state_city as STATE_CITY
from
((SELECT y.*,a2.AVG_GAP_BETWEEN_ORDERS_DAYS as AVG_GAP_BETWEEN_ORDERS_DAYS
from
(select a1.*, f.DAYS_SINCE_PURCHASE as DAYS_SINCE_PURCHASE
from
(SELECT DISTINCT a.ID  AS ID,
COUNT(DISTINCT Product_Items.SKU) as COUNT_UNIQUE_PRODUCTS_PURCHASED,
COUNT(a.check_out) as COUNT_CHECK_OUTS,
COUNT(a.purchases) as COUNT_PURCHASES, 
COUNT(a.product_list_adds) as COUNT_INSTANCE_PRODUCTADDS,
sum(CASE WHEN a.search_paid = 'TRUE' THEN 1 ELSE 0 END) as COUNT_PAID_SEARCHES,
DATEDIFF('{analysis_period_day_end}', MAX(a.date_a)) as DAYS_SINCE_VISIT,
ROUND(SUM(Product_Items.priceTotal * Product_Items.quantity), 2) AS TOTAL_ORDER_REVENUE
from 
(SELECT endUserIDs._experience.aaid.id as ID,
commerce.`checkouts`.value as check_out,
commerce.`order`.purchaseID as purchases, 
commerce.`productListAdds`.value as product_list_adds,
search.isPaid as search_paid,
DATE(TIMESTAMP) as date_a,
Explode(productlistitems) AS Product_Items
from {target_table}
Where DATE(TIMESTAMP) BETWEEN '{analysis_period_day_start}' AND '{analysis_period_day_end}') as a
group by a.ID) as a1
left join 
(SELECT DISTINCT endUserIDs._experience.aaid.id as ID,
DATEDIFF('{analysis_period_day_end}', max(DATE(TIMESTAMP))) as DAYS_SINCE_PURCHASE
from {target_table}
where DATE(TIMESTAMP) BETWEEN '{analysis_period_day_start}' AND '{analysis_period_day_end}'
and commerce.`order`.purchaseid is not null
GROUP BY endUserIDs._experience.aaid.id) as f
on f.ID = a1.ID
where a1.COUNT_PURCHASES>0) as y
left join
(select ab.ID, avg(DATEDIFF(ab.ORDER_DATES, ab.PriorDate)) as AVG_GAP_BETWEEN_ORDERS_DAYS
from
(SELECT distinct endUserIDs._experience.aaid.id as ID, TO_DATE(DATE(TIMESTAMP)) as ORDER_DATES, 
TO_DATE(LAG(DATE(TIMESTAMP),1) OVER (PARTITION BY endUserIDs._experience.aaid.id ORDER BY DATE(TIMESTAMP))) as PriorDate
FROM {target_table}
where DATE(TIMESTAMP) BETWEEN '{analysis_period_day_start}' AND '{analysis_period_day_end}'
AND commerce.`order`.purchaseid is not null) AS ab
where ab.PriorDate is not null
GROUP BY ab.ID) as a2
on a2.ID = y.ID) z    
left join
(select t.ID, t.state_city from
(
SELECT DISTINCT endUserIDs._experience.aaid.id as ID,
concat(placeContext.geo.stateProvince, ' - ', placeContext.geo.city) as state_city, 
ROW_NUMBER() OVER(PARTITION BY endUserIDs._experience.aaid.id ORDER BY DATE(TIMESTAMP) DESC) AS ROWNUMBER
FROM   {target_table}
WHERE  DATE(TIMESTAMP) BETWEEN '{analysis_period_day_start}' AND '{analysis_period_day_end}') as t
where t.ROWNUMBER = 1) z1
on z.ID = z1.ID)
limit 500000;

Unisci le funzioni nel set di dati aggregato con un obiettivo

La cella seguente viene utilizzata per unire le funzioni nel set di dati aggregato descritto nell’esempio precedente con l’obiettivo di previsione.

Data = pd.merge(agg_data,target_df, on='ID',how='left')
Data['TARGET'].fillna(0, inplace=True)

Le tre celle di esempio successive vengono utilizzate per verificare che l'unione abbia avuto esito positivo.

Data.shape restituisce il numero di colonne seguito, ad esempio, dal numero di righe: (11913, 12).

Data.shape

Data.head(5) restituisce una tabella con 5 righe di dati. La tabella restituita contiene tutte e 12 le colonne di dati aggregati mappate a un ID profilo.

Data.head(5)

tabella di esempio

Questa cella stampa il numero di profili univoci.

print("Count of unique profiles :", (len(Data)))

Rilevare valori mancanti e valori anomali

Una volta completata l’aggregazione dei dati e unita all’obiettivo, è necessario esaminare i dati a volte definiti controllo dello stato dei dati.

Questo processo comporta l'identificazione di valori mancanti e valori anomali. Quando i problemi vengono identificati, il compito successivo è quello di elaborare strategie specifiche per gestirli.

NOTA

Durante questo passaggio, è possibile individuare la corruzione nei valori che possono segnalare un errore nel processo di registrazione dei dati.

Missing = pd.DataFrame(round(Data.isnull().sum()*100/len(Data),2))
Missing.columns =['Percentage_missing_values'] 
Missing['Features'] = Missing.index

La cella seguente viene utilizzata per visualizzare i valori mancanti.

trace = go.Bar(
    x = Missing['Features'],
    y = Missing['Percentage_missing_values'],
    name = "Percentage_missing_values")

layout = go.Layout(
    title = 'Missing values',
    width = 1200,
    height = 600,
    xaxis = dict(title = 'Features'),
    yaxis = dict(title = 'Percentage of missing values')
)

fig = go.Figure(data = [trace], layout = layout)
iplot(fig)

Valori mancanti

Dopo aver rilevato i valori mancanti, è fondamentale identificare gli outlier. Le statistiche parametriche come la media, la deviazione standard e la correlazione sono altamente sensibili ai valori anomali. Inoltre, le ipotesi relative a procedure statistiche comuni, come le regressioni lineari, si basano anche su tali statistiche. Questo significa che gli outlier possono davvero rovinare un'analisi.

Per identificare gli outliers, in questo esempio viene utilizzato un intervallo interquartile. L’intervallo tra quartili (IQR) è l’intervallo tra il primo e il terzo quartile (25° e 75° percentile). Questo esempio raccoglie tutti i punti di dati che rientrano sotto 1,5 volte l’IQR al di sotto del 25° percentile o 1,5 volte l’IQR al di sopra del 75° percentile. I valori che rientrano in uno di questi sono definiti come aberranti nella cella seguente.

SUGGERIMENTO

Per correggere gli scostamenti è necessario comprendere il business e il settore in cui si sta lavorando. A volte, non si può eliminare un'osservazione solo perché è una cosa strana. Gli outlier possono essere osservazioni legittime e sono spesso quelli più interessanti. Per ulteriori informazioni sul rilascio degli outlier, visita il passaggio di pulizia dati opzionale.

TARGET = Data.TARGET

Data_numerical = Data.select_dtypes(include=['float64', 'int64'])
Data_numerical.drop(['TARGET'],axis = 1,inplace = True)
Data_numerical1 = Data_numerical

for i in range(0,len(Data_numerical1.columns)):
    Q1 = Data_numerical1.iloc[:,i].quantile(0.25)
    Q3 = Data_numerical1.iloc[:,i].quantile(0.75)
    IQR = Q3 - Q1
    Data_numerical1.iloc[:,i] = np.where(Data_numerical1.iloc[:,i]<(Q1 - 1.5 * IQR),np.nan, np.where(Data_numerical1.iloc[:,i]>(Q3 + 1.5 * IQR),
                                                                                                    np.nan,Data_numerical1.iloc[:,i]))
    
Outlier = pd.DataFrame(round(Data_numerical1.isnull().sum()*100/len(Data),2))
Outlier.columns =['Percentage_outliers'] 
Outlier['Features'] = Outlier.index   

Come sempre, è importante visualizzare i risultati.

trace = go.Bar(
    x = Outlier['Features'],
    y = Outlier['Percentage_outliers'],
    name = "Percentage_outlier")

layout = go.Layout(
    title = 'Outliers',
    width = 1200,
    height = 600,
    xaxis = dict(title = 'Features'),
    yaxis = dict(title = 'Percentage of outliers')
)

fig = go.Figure(data = [trace], layout = layout)
iplot(fig)

grafico outliers

Analisi univoca

Una volta corretti i dati per valori mancanti e valori anomali, puoi avviare l’analisi. Esistono tre tipi di analisi: analisi univoca, bivariata e multivariato. L’analisi univoca prende i dati, riepiloga e trova pattern nei dati utilizzando relazioni a variabili singole. L’analisi bivariata esamina più di una variabile alla volta, mentre l’analisi multivariato esamina tre o più variabili alla volta.

Nell’esempio seguente viene generata una tabella per visualizzare la distribuzione delle feature.

Data_numerical = Data.select_dtypes(include=['float64', 'int64'])
distribution = pd.DataFrame([Data_numerical.count(),Data_numerical.mean(),Data_numerical.quantile(0), Data_numerical.quantile(0.01),
                             Data_numerical.quantile(0.05),Data_numerical.quantile(0.25), Data_numerical.quantile(0.5),
                        Data_numerical.quantile(0.75),  Data_numerical.quantile(0.95),Data_numerical.quantile(0.99), Data_numerical.max()])
distribution = distribution.T
distribution.columns = ['Count', 'Mean', 'Min', '1st_perc','5th_perc','25th_perc', '50th_perc','75th_perc','95th_perc','99th_perc','Max']
distribution

distribuzione delle caratteristiche

Una volta distribuite le funzioni, è possibile creare grafici dati visivi utilizzando un array. Le celle seguenti vengono utilizzate per visualizzare la tabella di cui sopra con dati numerici.

A = sns.palplot(sns.color_palette("Blues"))
for column in Data_numerical.columns[0:]:
    plt.figure(figsize=(5, 4))
    plt.ticklabel_format(style='plain', axis='y')
    sns.distplot(Data_numerical[column], color = A, kde=False, bins=6, hist_kws={'alpha': 0.4});

grafici dei dati numerici

Dati categorici

Il raggruppamento dei dati categorici viene utilizzato per comprendere i valori contenuti in ciascuna colonna di dati aggregati e le relative distribuzioni. In questo esempio vengono utilizzate le 10 categorie principali per facilitare il tracciamento delle distribuzioni. È importante notare che possono essere presenti migliaia di valori univoci in una colonna. Non si desidera rendere un appezzamento disordinato rendendolo illeggibile. Tenendo presente l’obiettivo aziendale, il raggruppamento dei dati genera risultati più significativi.

Data_categorical = Data.select_dtypes(include='object')
Data_categorical.drop(['ID'], axis = 1, inplace = True, errors = 'ignore')
for column in Data_categorical.columns[0:]:
    if (len(Data_categorical[column].value_counts())>10):
        plt.figure(figsize=(12, 8))
        sns.countplot(x=column, data = Data_categorical, order = Data_categorical[column].value_counts().iloc[:10].index, palette="Set2");
    else:
        plt.figure(figsize=(12, 8))
        sns.countplot(x=column, data = Data_categorical, palette="Set2");

colonne catagoriche

Rimuovi colonne con un solo valore distinto

Le colonne con un solo valore non aggiungono alcuna informazione all’analisi e possono essere rimosse.

for col in Data.columns:
    if len(Data[col].unique()) == 1:
        if col == 'TARGET':
            print(Fore.RED + '\033[1m' + 'WARNING : TARGET HAS A SINGLE UNIQUE VALUE, ANY BIVARIATE ANALYSIS (NEXT STEP IN THIS NOTEBOOK) OR PREDICTION WILL BE MEANINGLESS' + Fore.RESET + '\x1b[21m')
        elif col == 'ID':
            print(Fore.RED + '\033[1m' + 'WARNING : THERE IS ONLY ONE PROFILE IN THE DATA, ANY BIVARIATE ANALYSIS (NEXT STEP IN THIS NOTEBOOK) OR PREDICTION WILL BE MEANINGLESS' + Fore.RESET + '\x1b[21m')
        else:
            print('Dropped column :',col)
            Data.drop(col,inplace=True,axis=1)

Dopo aver rimosso le colonne a valore singolo, controlla eventuali errori nelle colonne rimanenti utilizzando il comando Data.columns in una nuova cella.

Correzione dei valori mancanti

La sezione seguente contiene alcuni approcci di esempio per la correzione dei valori mancanti. Evento anche se nei dati di cui sopra solo una colonna aveva un valore mancante, le celle di esempio sotto i valori corretti per tutti i tipi di dati. Comprendono:

  • Tipi di dati numerici: se del caso, 0 o max
  • Tipi di dati categorici: valore modale di input
#### Select only numerical data
Data_numerical = Data.select_dtypes(include=['float64', 'int64'])

#### For columns that contain days we impute max days of history for null values, for rest all we impute 0

# Imputing days with max days of history
Days_cols = [col for col in Data_numerical.columns if 'DAYS_' in col]
d1 = datetime.strptime(analysis_period_day_start, "%Y-%m-%d")
d2 = datetime.strptime(analysis_period_day_end, "%Y-%m-%d")
A = abs((d2 - d1).days)

for column in Days_cols:
    Data[column].fillna(A, inplace=True)

# Imputing 0
Data_numerical = Data.select_dtypes(include=['float64', 'int64'])
Missing_numerical = Data_numerical.columns[Data_numerical.isnull().any()].tolist()

for column in Missing_numerical:
    Data[column].fillna(0, inplace=True)
#### Correct for missing values in categorical columns (Replace with mode)
Data_categorical = Data.select_dtypes(include='object')
Missing_cat = Data_categorical.columns[Data_categorical.isnull().any()].tolist() 
for column in Missing_cat:
    Data[column].fillna(Data[column].mode()[0], inplace=True)

Una volta completati, i dati puliti sono pronti per l’analisi bivariata.

Analisi bivariata

L’analisi bivariata viene utilizzata per comprendere la relazione tra due set di valori, come le caratteristiche e una variabile target. Poiché i diversi grafici sono relativi a tipi di dati categorici e numerici, questa analisi deve essere effettuata separatamente per ciascun tipo di dati. I grafici seguenti sono consigliati per l’analisi bivariata:

  • Correlazione: Un coefficiente di correlazione è la misura della forza di una relazione tra due caratteristiche. La correlazione ha valori compresi tra -1 e 1, dove: 1 indica una forte relazione positiva, -1 indica una forte relazione negativa e un risultato pari a zero non indica alcuna relazione.
  • Grafico a coppie: I grafici a coppie sono un modo semplice per visualizzare le relazioni tra ciascuna variabile. Produce una matrice di relazioni tra ciascuna variabile nei dati.
  • Mappa di calore: Le mappe di calore sono il coefficiente di correlazione per tutte le variabili del set di dati.
  • Grafici a scatola: I grafici a scatola sono un modo standardizzato di visualizzare la distribuzione dei dati in base a un riepilogo di cinque numeri (minimo, primo quartile (Q1), mediano, terzo quartile (Q3) e massimo).
  • Grafico di conteggio: Un grafico a barre è simile a un istogramma o a un grafico a barre per alcune funzioni categoriche. Mostra il numero di occorrenze di un elemento in base a un determinato tipo di categoria.

Per comprendere la relazione tra la variabile "obiettivo" e i predicatori/funzionalità, i grafici vengono utilizzati in base ai tipi di dati. Per le funzioni numeriche, è necessario utilizzare un grafico a box se la variabile "gol" è categorica, nonché un grafico a coppie e una mappa di calore se la variabile "gol" è numerica.

Per le funzioni categoriche, è necessario utilizzare un conto per il quale la variabile "gol" è categorica, nonché un grafico a caselle se la variabile "gol" è numerica. L’utilizzo di questi metodi aiuta a comprendere le relazioni. Queste relazioni possono essere sotto forma di funzionalità, o predicatori e un obiettivo.

Previsori numerici

if len(Data) == 1:
    print(Fore.RED + '\033[1m' + 'THERE IS ONLY ONE PROFILE IN THE DATA, BIVARIATE ANALYSIS IS NOT APPLICABLE, PLEASE INCLUDE AT LEAST ONE MORE PROFILE TO DO BIVARIATE ANALYSIS')
elif len(Data['TARGET'].unique()) == 1:
    print(Fore.RED + '\033[1m' + 'TARGET HAS A SINGLE UNIQUE VALUE, BIVARIATE ANALYSIS IS NOT APPLICABLE, PLEASE INCLUDE PROFILES WITH ATLEAST ONE DIFFERENT VALUE OF TARGET TO DO BIVARIATE ANALYSIS')
else:
    if (goal_column_type == "categorical"):
        TARGET_categorical = pd.DataFrame(np.where(TARGET>=threshold,"1","0"))
        TARGET_categorical.rename(columns={TARGET_categorical.columns[0]: "TARGET_categorical" }, inplace = True)
        Data_numerical = Data.select_dtypes(include=['float64', 'int64'])
        Data_numerical.drop(['TARGET'],inplace=True,axis=1)
        Data_numerical = pd.concat([Data_numerical, TARGET_categorical.astype(int)], axis = 1)
        ncols_for_charts = len(Data_numerical.columns)-1
        nrows_for_charts = math.ceil(ncols_for_charts/4)
        fig, axes = plt.subplots(nrows=nrows_for_charts, ncols=4, figsize=(18, 15))
        for idx, feat in enumerate(Data_numerical.columns[:-1]):
            ax = axes[int(idx // 4), idx % 4]
            sns.boxplot(x='TARGET_categorical', y=feat, data=Data_numerical, ax=ax)
            ax.set_xlabel('')
            ax.set_ylabel(feat)
            fig.tight_layout();
    else:
        Data_numerical = Data.select_dtypes(include=['float64', 'int64'])
        TARGET = pd.DataFrame(Data_numerical.TARGET)
        Data_numerical = Data.select_dtypes(include=['float64', 'int64'])
        Data_numerical.drop(['TARGET'],inplace=True,axis=1)
        Data_numerical = pd.concat([Data_numerical, TARGET.astype(int)], axis = 1)
        for i in Data_numerical.columns[:-1]:
            sns.pairplot(x_vars=i, y_vars=['TARGET'], data=Data_numerical, height = 4)
        f, ax = plt.subplots(figsize = (10,8))
        corr = Data_numerical.corr()

L'esecuzione della cella produce i seguenti output:

trame

mappa termica

Previsori categorici

L’esempio seguente viene utilizzato per tracciare e visualizzare i grafici di frequenza per le prime 10 categorie di ciascuna variabile categorica.

if len(Data) == 1:
    print(Fore.RED + '\033[1m' + 'THERE IS ONLY ONE PROFILE IN THE DATA, BIVARIATE ANALYSIS IS NOT APPLICABLE, PLEASE INCLUDE AT LEAST ONE MORE PROFILE TO DO BIVARIATE ANALYSIS')
elif len(Data['TARGET'].unique()) == 1:
    print(Fore.RED + '\033[1m' + 'TARGET HAS A SINGLE UNIQUE VALUE, BIVARIATE ANALYSIS IS NOT APPLICABLE, PLEASE INCLUDE PROFILES WITH ATLEAST ONE DIFFERENT VALUE OF TARGET TO DO BIVARIATE ANALYSIS')
else:
    if (goal_column_type == "categorical"):
        TARGET_categorical = pd.DataFrame(np.where(TARGET>=threshold,"1","0"))
        TARGET_categorical.rename(columns={TARGET_categorical.columns[0]: "TARGET_categorical" }, inplace = True)
        Data_categorical = Data.select_dtypes(include='object')
        Data_categorical.drop(["ID"], axis =1, inplace = True)
        Cat_columns = Data_categorical
        Data_categorical = pd.concat([TARGET_categorical,Data_categorical], axis =1)
        for column in Cat_columns.columns:
            A = Data_categorical[column].value_counts().iloc[:10].index
            Data_categorical1 = Data_categorical[Data_categorical[column].isin(A)]
            plt.figure(figsize=(12, 8))
            sns.countplot(x="TARGET_categorical",hue=column, data = Data_categorical1, palette = 'Blues')
            plt.xlabel("GOAL")
            plt.ylabel("COUNT")
            plt.show();
    else:
        Data_categorical = Data.select_dtypes(include='object')
        Data_categorical.drop(["ID"], axis =1, inplace = True)
        Target = Data.TARGET
        Data_categorical = pd.concat([Data_categorical,Target], axis =1)
        for column in Data_categorical.columns[:-1]:
            A = Data_categorical[column].value_counts().iloc[:10].index
            Data_categorical1 = Data_categorical[Data_categorical[column].isin(A)]
            sns.catplot(x=column, y="TARGET", kind = "boxen", data =Data_categorical1, height=5, aspect=13/5);

L'esecuzione della cella produce il seguente output:

relazione tra categorie

Caratteristiche numeriche importanti

Utilizzando l’analisi della correlazione, puoi creare un elenco delle dieci principali funzioni numeriche. Queste funzioni possono essere utilizzate per prevedere la funzione "obiettivo". Questo elenco può essere utilizzato come elenco di feature per quando iniziate a creare il modello.

if len(Data) == 1:
    print(Fore.RED + '\033[1m' + 'THERE IS ONLY ONE PROFILE IN THE DATA, BIVARIATE ANALYSIS IS NOT APPLICABLE, PLEASE INCLUDE AT LEAST ONE MORE PROFILE TO FIND IMPORTANT VARIABLES')
elif len(Data['TARGET'].unique()) == 1:
    print(Fore.RED + '\033[1m' + 'TARGET HAS A SINGLE UNIQUE VALUE, BIVARIATE ANALYSIS IS NOT APPLICABLE, PLEASE INCLUDE PROFILES WITH ATLEAST ONE DIFFERENT VALUE OF TARGET TO FIND IMPORTANT VARIABLES')
else:
    Data_numerical = Data.select_dtypes(include=['float64', 'int64'])
    Correlation = pd.DataFrame(Data_numerical.drop("TARGET", axis=1).apply(lambda x: x.corr(Data_numerical.TARGET)))
    Correlation['Corr_abs'] = abs(Correlation)
    Correlation = Correlation.sort_values(by = 'Corr_abs', ascending = False)
    Imp_features = pd.DataFrame(Correlation.index[0:10])
    Imp_features.rename(columns={0:'Important Feature'}, inplace=True)
    print(Imp_features)

funzioni importanti

Informazioni di esempio

Mentre stai analizzando i tuoi dati, non è raro scoprire informazioni approfondite. L'esempio seguente è un'intuizione che mappa la recency e il valore monetario di un evento target.

# Proxy for monetary value is TOTAL_ORDER_REVENUE and proxy for frequency is NUMBER_VISITS
if len(Data) == 1:
    print(Fore.RED + '\033[1m' + 'THERE IS ONLY ONE PROFILE IN THE DATA, INSIGHTS ANALYSIS IS NOT APPLICABLE, PLEASE INCLUDE AT LEAST ONE MORE PROFILE TO FIND IMPORTANT VARIABLES')
elif len(Data['TARGET'].unique()) == 1:
    print(Fore.RED + '\033[1m' + 'TARGET HAS A SINGLE UNIQUE VALUE, INSIGHTS ANALYSIS IS NOT APPLICABLE, PLEASE INCLUDE PROFILES WITH ATLEAST ONE DIFFERENT VALUE OF TARGET TO FIND IMPORTANT VARIABLES')
else:
    sns.lmplot("DAYS_SINCE_VISIT", "TOTAL_ORDER_REVENUE", Data, hue="TARGET", fit_reg=False);

informazioni di esempio

Passaggio facoltativo per la pulizia dei dati

Per correggere gli scostamenti è necessario comprendere il business e il settore in cui si sta lavorando. A volte, non si può eliminare un'osservazione solo perché è una cosa strana. Gli outlier possono essere osservazioni legittime e sono spesso quelli più interessanti.

Per ulteriori informazioni sugli outlier e se rilasciarli o meno, leggere questa voce dal fattore di analisi.

Nell'esempio seguente, le celle bloccano e posizionano i punti di dati che sono anomali utilizzando intervallo interquartile.

TARGET = Data.TARGET

Data_numerical = Data.select_dtypes(include=['float64', 'int64'])
Data_numerical.drop(['TARGET'],axis = 1,inplace = True)

for i in range(0,len(Data_numerical.columns)):
    Q1 = Data_numerical.iloc[:,i].quantile(0.25)
    Q3 = Data_numerical.iloc[:,i].quantile(0.75)
    IQR = Q3 - Q1
    Data_numerical.iloc[:,i] = np.where(Data_numerical.iloc[:,i]<(Q1 - 1.5 * IQR), (Q1 - 1.5 * IQR), np.where(Data_numerical.iloc[:,i]>(Q3 + 1.5 * IQR),
                                                                                                     (Q3 + 1.5 * IQR),Data_numerical.iloc[:,i]))
Data_categorical = Data.select_dtypes(include='object')
Data = pd.concat([Data_categorical, Data_numerical, TARGET], axis = 1)

Passaggi successivi

Dopo aver completato l'analisi dei dati esplorativi, puoi iniziare a creare un modello. In alternativa, puoi utilizzare i dati e le informazioni derivate per creare una dashboard con strumenti come Power BI.

Adobe Experience Platform separa il processo di creazione del modello in due fasi distinte: Ricette (un'istanza di modello) e Modelli. Per iniziare il processo di creazione delle ricette, visita la documentazione relativa alla creazione di una ricetta in JupyerLab Notebooks. Questo documento contiene informazioni ed esempi per la creazione, la formazione e il punteggio, una ricetta all'interno di JupyterLab Notebook.

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