python数据预处理 :数据抽样解析

时间:2021-05-22

何为数据抽样:

抽样是数据处理的一种基本方法,常常伴随着计算资源不足、获取全部数据困难、时效性要求等情况使用。

抽样方法:

一般有四种方法:

随机抽样 直接从整体数据中等概率抽取n个样本。这种方法优势是,简单、好操作、适用于分布均匀的场景;缺点是总体大时无法一一编号

系统抽样 又称机械、等距抽样,将总体中个体按顺序进行编号,然后计算出间隔,再按照抽样间隔抽取个体。优势,易于理解、简便易行。缺点是,如有明显分布规律时容易产生偏差。

群体抽样 总体分群,在随机抽取几个小群代表总体。优点是简单易行、便与组织;缺点是群体划分容易造成误差

分层抽样 先按照观察指标影响较大的某一种特征,将总体分若干个类别,再从每一层随机抽取一定数量的单位合并成总体。优点样本代表性好,少误差

以上四种基本抽样方法都属单阶段抽样,实际应用中常根据实际情况将整个抽样过程分为若干阶段来进行,称为多阶段抽样。

各种抽样方法的抽样误差一般是:整群抽样≥单纯随机抽样≥系统抽样≥分层抽样

python代码实现

import randomimport numpy as npimport pandas as pd# 导入数据df = pd.read_csv('https://raw.githubusercontent.com/ffzs/dataset/master/glass.csv')df.index.size# 214##########随机抽样############ 使用pandas# DataFrame.sample(n=None, frac=None, replace=False, weights=None, random_state=None, axis=None)# n是要抽取的行数。(例如n=20000时,抽取其中的2W行)# frac是抽取的比列。(有一些时候,我们并对具体抽取的行数不关系,我们想抽取其中的百分比,这个时候就可以选择使用frac,例如frac=0.8,就是抽取其中80%)# replace:是否为有放回抽样,取replace=True时为有放回抽样。# weights这个是每个样本的权重,具体可以看官方文档说明。# random_state这个在之前的文章已经介绍过了。# axis是选择抽取数据的行还是列。axis=0的时是抽取行,axis=1时是抽取列(也就是说axis=1时,在列中随机抽取n列,在axis=0时,在行中随机抽取n行)df_0 = df.sample(n=20, replace=True)df_0.index.size# 20# 数据准备data = df.values# 使用randomdata_sample = random.sample(list(data), 20)len(data_sample)# 20##########等距抽样########### 指定抽样数量sample_count = 50# 获取最大样本量record_count = data.shape[0]# 抽样间距width = record_count//sample_countdata_sample = []i = 0# 本量小于等于指定抽样数量并且矩阵索引在有效范围内是while len(data_sample) <= sample_count and i * width <= record_count -1: data_sample.append(data[i*width]) i += 1len(data_sample)# 51##########分层抽样########### 数据只是随便找的分层仅限于演示# 定义每个分层的抽样数量each_sample_count = 6# 定义分层值域label_data_unique = np.unique(data[:, -1])# 定义一些数据sample_list, sample_data, sample_dict = [], [], {}# 遍历每个分层标签for label_data in label_data_unique: for data_tmp in data: # 读取每条数据 if data_tmp[-1] == label_data: sample_list.append(data_tmp) # 对每层数据都数据抽样 each_sample_data = random.sample(sample_list, each_sample_count) sample_data.extend(each_sample_data) sample_dict[label_data] = len(each_sample_data)sample_dict# {1.0: 6, 2.0: 6, 3.0: 6, 5.0: 6, 6.0: 6, 7.0: 6}##########整群抽样########### 数据分群仅限于演示,不符合实际情况# 定义整群的标签label_data_unique = np.unique(data[:, -1])# 随机抽取2个群sample_label = random.sample(list(label_data_unique), 2)# 定义空列表sample_data = []# 遍历每个整群标签值域for each_label in sample_label: for data_tmp in data: if data_tmp[-1] == each_label: sample_data.append(data_tmp)len(sample_data)# 83

需要注意的问题

数据抽样过程中要注意一些问题

数据时效性 不能用过时的数据来分析现在的运营状态

关键因素数据 整体数据的关键性数据必须要在模型中,如双十一带来的销售增长

业务随机性 抽样数据要使各个场景的数据分布均衡

数据来源多样性 数据覆盖要全面

抽样数据量问题

时间分布 能包含业务周期。月销售预测,至少包含12个月数据;时间还要考虑季节、节假日、特定促销日等周期性。

做预测分析 考虑特征数据和特征值域的分布,通常数据记录要同时是特征数量和特征值域的100倍以上。例如数据集有5个特征值,每个特征有2个值域,那么数据记录数需要至少1000(10052)条以上

做关联规则分析 根据关联前后项数量(每个前项或后项可包含多个要关联的主体,例如品牌+商品+价格关联),每个主体需要至少1000条数据。例如只做单品销售关联,那么单品的销售记录需要在1000条以上;如果要同时做单品+品牌的关联,那么需要至少2000条数据。

异常检测 无论是监督室还是非监督式建模,对于异常数据本来就是小概率分布的,因此异常数据记录一般越多越好。

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