数据分析学习笔记(1):工作环境以及建模理论基础

零、Python语言基础复习

一、环境部署

　　1.python包管理：

　　　　(1)安装：pip install xxx,conda install xxx

　　　　(2)卸载：pip uninstall xxx,　　conda uninstall xxx

　　　　(3)升级：pip install -upgrade xxx, conda update xxx

　　2.IDE

　　　　1)Jupyter notebook:

　　　　　(1)Anaconda自带，无需单独安装

　　　　    (2)记录思考过程，实时查看运行进程

　　　　　(3)基于web的在线编辑器(本地)

　　　　　(4).ipynb文件分享

　　　　　(5)可交互式

　　　　　(6)记录历史运行结果

　　　　　(7)支持Markdown，Latex

　　　　2)IPython

　　　　　(1)Anaconda自带，无需单独安装

　　　　　(2)Python的交互式命令行Shell

二、NumPy数据结构以及向量化

　　1.Numpy :Numerical Python

　　　　(1)高性能科学计算和数据分析(pandas)的基础包，提供多维数组对象

　　　　(2)ndarray，多维数组(矩阵)，具有矢量运算能力，快速、节省空间

　　　　(3)矩阵运算，无需循环，可完成类似Matlab中的矢量运算

　　　　(4)线性代数、随机数生成

　　　　(5)import numpy as np

　　2.Scipy　　

　　　　(1)在NumPy库的基础上增加了众多数学、科学以及工程常用的库函数

　　　　(2)现行代数、微分方程求解、信号处理、图像处理、系数矩阵等

　　　　(3)import scipy as sp

　　3.NumPy数据结构

　　　　(1)ndarray，N维数组对象(矩阵)

　　　　　　所有元素类型必须相同

　　　　　　ndim属性　　维度的个数

　　　　　　shape属性，各维度的大小

　　　　　　dtype属性，数据类型

　　　　(2)创建ndarray

　　　　　　np.array(collection)，collection为序列性对象(list)，嵌套序列(list of list)

　　　　　　np.zeros,np.ones,no.empty指定大小全为0或者全为1的数组

　　　　　　注意：第一个参数是元组，用来指定大小，如(3,4)

　　　　　　　　　empty不是总是返回全0，有时候返回的是未初始的随机值

　　4.代码学习

　　　　(1)生成两行三列的随机数，并打印出数据的类型

　　　　(2)分别打印出刚才创建的维度的个数，维度大小以及数据类型

　　　　(3)全0，全1以及全空

　　5.索引与切片

　　　　(1)一维数组的索引与Python的列表索引功能相似

　　　　(2)多维数组的索引

　　　　　　arr[r1:r2,c1:c2]

　　　　　　arr[1,1]等价于arr[1][1]

　　　　　　[:]代表某个维度的数据

　　　　　　arr[1:,1:]代表访问数组中第1行到第2行以及第1列到第2列的数据

　　　　(3)条件索引

　　　　　　布尔值多维数组arr[condition]condition可以是多个条件的组合。

　　　　　　注意，多个条件组合要使用&  |  而不是and or 

　　　　(4)维数转换transpose

　　　　　　转换数组转置要指定维度编号(0,1,2,3.....)

　　　　(5)np.where

　　　　　　矢量版本的三元表达式  x if condition else y　　　如果条件满足就是x否则就是y

　　　　　　np.where(conditoin,x,y)　　　　满足条件就是x，不满足条件就是y

　　　　(6)常用的统计方法

　　　　　　np.mean,np,sum

　　　　　　np.max,np.min

　　　　　　np.std（标准差），np.argmin（方差）

　　　　　　np.cumsum（），np.cumprod()

　　　　　　注意要是多维的话，要指定统计的维度 

　　　　　　np.all和np.any:all是满足全部条件；any至少有一个元素满足

　　　　　　np.unique:找到唯一元素并返回排序结果

三、向量化

　　1.向量化

　　　　(1)获得执行速度更快、更加紧凑的代码策略

　　　　(2)基本思路："一次"在一个复杂的对象上进行操作，或者向其应用某个函数，而不是通过在对象的单个元素上循环来进行

　　　　(3)在python级别上，函数式编程工具map,filter和reduce提供了向量化的手段

　　　　(4)在numpy级别上，在ndarray对象的循环由经过高度优化的代码复杂，大部分代码用C编写，远快于python

　　　　(5)矢量间的运算，相同大小的数组间运算应用在元素上

　　　　(6)矢量和标量运算，"广播"-广播到各个元素

　　2.通常函数(ufunc)

　　　　(1)元素级运算

　　　　(2)常用的通用函数

　　　　　　ceil，向上最接近的整数

　　　　　　floor，向下最接近的整数

　　　　　　rint，四舍五入

　　　　　　isnan，判断元素是否为NaN(Not a Number)

　　　　　　multiply，元素相乘

　　　　　　divide，元素相除

三、数据分析建模理论基础

　　1.任务分类：(1)分类；(2)回归；(3)聚类；(4)时序分析

　　2.分类与回归：

　　　　(1)应用：信用卡申请人风险评估、预测公司业务增长量、预测房价等

　　　　(2)原理：将数据映射到预先定义的群组或者类。算法要求基于数据属性值来定义类别，把具有某些特征的数据项映射到给定的某个类别上。

　　　　(3)回归：用属性的历史数据来预测未来的趋势。算法首先假设一些已知类型的函数可以拟合目标函数、然后利用某种误差分析来确定一个与目标函数拟合程度最好的函数

　　　　(4)区别：分类模型采用离散预测值，回归模型采用连续的预测值

　　3.聚类：(1)应用：