数据挖掘|利用Python进行商品的亲和性分析

发布于 2021-04-29 08:11

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大家好,我是J哥。

如今这个社会是一个数字社会,在各大领域里面最为显著的应该是数据吧。就目前而言,大数据已经越来越流行了,我们不管在什么领域上都能接触到数据的,并且现在很多企业已经累积了大量的数据。很多人开始朝向大数据开发以及大数据分析这两个方向发展了。

那么也许你会问,哪个方向更加值得转行呢?很多人也在这两个方向纠结,在这里我想告诉你们的是,没有什么是最优选择,你感兴趣的才是最好的选择。这边,我选择的是大数据分析现在让我们进入数据分析的一个环节——数据挖掘。


01

数据挖掘简介


数据挖掘旨在让计算机根据已有数据做出决策。决策可以是预测明年的销量,人口的数目,拦截垃圾邮件,检测网站的语言。到目前为止,数据挖掘已经有很多的应用,即使这样很多新的应用领域也在不断出现。

数据挖掘涉及到算法,最优策略,统计学,工程学和计算机科学相关领域的知识。除此之外我们还会用到语言学,神经科学,城市规划等其他领域的概念或知识。想要充分发挥数据挖掘的威力,算法肯定是必备的。(在这里推荐读者去刷一刷LeetCode)

一般来说数据挖掘有这三个基本步骤:1、创建数据集。数据集能直接反应一些真实事件;2、选择算法。选择一个合适的算法才能更好的对数据进行处理;3、优化算法。每种数据挖掘算法都有参数,它们或是算法自身包含的,或是使用者添加的,这些参数会影响算法的具体决策。


02

亲和性分析案例


现在让我们用一个例子说明。不知道你逛超市的时候,是否发现超市里面基本上都是按照商品的种类来分区域的,然而有些东西是存在例外的,一件商品的旁边摆放着不一样种类的商品。不知道你是否有发现这个现象,有没有对此感到不解。这边我想跟你说的是,这种摆放也是有道理的,这个道理是商品之间的亲和性!

前置知识:

1)defaultdict(int):初始化为 0    
2)defaultdict(float):初始化为 0.0   
3)defaultdict(str):初始化为 ''


这里的defaultdict(function_factory)构建的是一个类似dictionary的对象其中keys的值,自行确定赋值,但是values的类型,是function_factory的类实例而且具有默认值。比如default(int)则创建一个类似dictionary对象里面任何的values都是int的实例,而且就算是一个不存在的key, d[key] 也有一个默认值,这个默认值是int()的默认值0。


03

代码实现


现在进行代码部分:

import  numpy as np
from collections import defaultdict
dataset_filename = "affinity_dataset.txt"
features = ["bread","milk","cheese","apple","banana"]  #猜一下这个是干嘛用的
X = np.loadtxt(dataset_filename)
print(X[:5])   #打印前五行的购物信息




统计一下购买苹果和香蕉的人数:

num_apple_purchases = 0 # 初始化一个购买苹果人数的变量
for sample in X:
    if sample[3] == 1:
        num_apple_purchases+=1
print("{0} people bought Apples ".format(num_apple_purchases))
num_banana_purchases = 0
for sample in X:
    if sample[4] == 1:
        num_banana_purchases += 1
print("{0} people bought banana".format(num_banana_purchases))




现在为了计算规则的置信度还有支持度,我们可以用字典的形式来存放计算结果:


valid_rules = defaultdict(int)
invalid_rules = defaultdict(int)
num_occurances = defaultdict(int)
for sample in X:
    for premise in range(4):
        if sample[premise] ==0 :
            continue
        num_occurances[premise] +=1  #当顾客有购买物品时key对应的时value变为1
        for conclusion in range(4):
            if premise == conclusion:  #访问同一个key 的时候是没有意义的直接跳过
                continue
            if sample[conclusion] == 1:
                valid_rules[(premise,conclusion)] +=1
            else:
                invalid_rules[(premise,conclusion)] +=1


得到所有必要的统计量后,我们再来计算每条规则的支持度和置信度。如前所述,支持度就是规则应验的次数:

support = valid_rules
#置信度的计算方法类似,遍历每条规则进行计算
confidence = defaultdict(float)
for premise,conclusion in valid_rules.keys():
    rule = (premise,conclusion)
    confidence[rule] = valid_rules[rule]/num_occurances[premise]


声明一个函数,接收的参数有:分别作为前提条件和结论的特征索引值、支持度字典、置信度字典以及特征列表。

def print_rule(premise, conclusion,support , confidence,features):
    premise_name = features[premise]
    conclusion_name = features[conclusion]
    print("Rule:if a person buys {0} they will also buy {1} ".format(premise_name,conclusion_name))
    print(" - Support : {0}".format(support[(premise,conclusion)]))
    print(" - Confidence : {0:.3f}".format(confidence[(premise,conclusion)]))
premise = 1
conclusion = 3
features = ["bread","milk","cheese","apple","banana"]
print_rule(premise,conclusion,support,confidence,features)

from  operator import itemgetter
sorted_support = sorted(support.items(),key=itemgetter(1),reverse=True)


排序完成后,就可以输出支持度最高的前5条规则:

for index in range(5):
    print("Rule #{0}".format(index+1))
    premise,conclusion = sorted_support[index][0]
    print_rule(premise,conclusion,support,confidence,features)



以上就是我们这次所学的数据挖掘之商品亲和性分析了。


04

测试数据

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