08- 汽车产品聚类分析综合项目 (机器学习聚类算法) (项目八)

news2024/9/30 11:37:05

项目难点

主要通过聚类算法 kmeans 进行调整 .
- 需要找出分为几类时模型参数最佳 . (n_clusters)
找出性价比较高的车
获取训练数据: train_X = data.drop(['car_ID','CarName'],axis = 1)
计算模型的得分和误差: kmeans.inertia_ # inertia簇内误差平方和

from sklearn.cluster import KMeans  # 聚类算法
from sklearn.metrics import silhouette_score
kmeans = KMeans(n_clusters= k)
kmeans.fit(train_x)
sse.append(kmeans.inertia_)   # inertia簇内误差平方和
# 通过预测值和实际值的对比计算模型的得分
ss.append(silhouette_score(train_x,kmeans.predict(train_x)))

LabelEncoder: python:sklearn标签编码(LabelEncoder) sklearn.preprocessing.LabelEncoder的使用：在训练模型之前，通常都要对数据进行一定得处理。将类别编号是一种常用的处理方法，比如把类别“电脑”，“手机”编号为0和1，可使用LabelEncoder函数。
- 作用: 将n个类别编码为0~n-1之间的整数(包括0和n-1)
找出聚类种类最佳参数

sse =[]
ss = []
for k in range(2,11):
    kmeans = KMeans(n_clusters= k)
    kmeans.fit(train_x)
    sse.append(kmeans.inertia_)
    ss.append(silhouette_score(train_x,kmeans.predict(train_x)))

kmean 聚类算法模型

kmeans = KMeans(n_clusters=8)
kmeans.fit(train_x)
predict_y = kmeans.predict(train_x)   # 预测

一汽车产品聚类分析综合项目

现在人们购车成为稀松平常，你的第一辆车是什么品牌，你打算什么时候更换车辆？汽车品牌多如牛毛，使用数据分析相关知识点，使用机器学习中的聚类算法，进行建模，从而对根据汽车相关属性对汽车进行类别划分，帮你选好车！熟悉算法建模业务流程，掌握机器学习建模的思想和基本操作。

数据加载
数值编码化
归一化操作
Kmeans算法参数筛选
分层聚类使用
DBSCAN算法使用
对比不同算法效果

1 导入模块

# 使用 KMeans 进行聚类，导入库
from sklearn.cluster import KMeans  # 聚类算法
from sklearn.metrics import silhouette_score
import matplotlib.pyplot as plt
# 预处理
from sklearn import preprocessing   # 归一化
from sklearn.preprocessing import LabelEncoder  # 标签编码
import pandas as pd
# 矩阵运算
import numpy as np

2 数据加载

data = pd.read_csv('./car_price.csv')
data.shape     # (205, 26)

3 去除无效数据

train_X = data.drop(['car_ID','CarName'],axis = 1)
train_X.shape    # 205, 24

4 特征工程（将属性转换为数值）

# 将非数值特征转换为数值
le = LabelEncoder()  # 直接将字符串转换为数值
colums = ['fueltype','aspiration','doornumber','carbody','drivewheel',
          'enginelocation','enginetype','cylindernumber','fuelsystem']
for column in colums:
    # 训练并将标签转换为归一化的代码
    train_X[column] = le.fit_transform(train_X[column])
train_X

5 归一化 (降维)

# 规范化到[0,1] 空间
min_max_scaler = preprocessing.MinMaxScaler()
# MinMaxscaler( )将每个要素缩放到给定范围，怡合数据，然后进行转换
train_x = min_max_scaler.fit_transform(train_X)
train_x

6 聚类参数选择

6.1 显示所有系统字体

# 查找自己电脑的字体，从中选择
# 本电脑上，选择的STKaiti
from matplotlib.font_manager import FontManager
fm = FontManager()
[font.name for font in fm.ttflist]

6.2 字体设置

plt.rcParams['font.family'] = 'STKaiti'
plt.rcParams['font.size'] = 20

6.3 SSE(簇惯性)

from sklearn.cluster import KMeans  # 聚类算法
from sklearn.metrics import silhouette_score
sse =[]
ss = []
for k in range(2,11):
    kmeans = KMeans(n_clusters= k)
    kmeans.fit(train_x)
    
    sse.append(kmeans.inertia_)   # inertia簇内误差平方和
    # 通过预测值和实际值的对比计算模型的得分
    ss.append(silhouette_score(train_x,kmeans.predict(train_x)))
    
plt.figure(figsize=(16,6))
x = range(2,11)
plt.subplot(1,2,1)
plt.plot(x,sse,'o-')
plt.xlabel('K')
plt.ylabel('SSE簇惯性')

plt.subplot(1,2,2)
plt.plot(x,ss,'r*-')
plt.xlabel('K')
plt.ylabel('轮廓系数')
plt.savefig('./1-聚类簇数.png',dpi = 200)

当分类增加的时候, 误差逐渐变小, 当分类数为9的时候, 模型得分较高 .

6.4 聚类运算

kmeans = KMeans(n_clusters=8)
kmeans.fit(train_x)

# 预测
predict_y = kmeans.predict(train_x)
predict_y

7 结果分析

7.1 结果合并 (将结果分类添加到元素数据集中)

result = pd.concat((data,pd.DataFrame(predict_y)),axis =1)  # 增加一列分类数据
result.rename({0:u'聚类结果'},axis = 1,inplace = True)
result

# 分组运算
g1 = result.groupby(by = ['聚类结果','carbody'])[['price']].mean()
g1

g2 = g1.unstack()   # 数据重塑
g2

g2.sort_values(by= ('price','sedan'))

7.2 低端轿车聚类结果

# 查看，类别是1的标准三厢车（具体根据分组运算结果确定）
cond = result.apply(lambda x : x['聚类结果'] == 4 and 'sedan' in x['carbody'] ,axis = 1)
columns = ['CarName','wheelbase','price','horsepower','carbody','fueltype','聚类结果']
# 价格降序排名
result[cond][columns].sort_values('price',ascending= False)

7.3 高端轿车聚类结果

# 根据条件（售价）筛选高端轿车（三厢车）
cond = result.apply(lambda x : x['聚类结果'] == 7 and 'sedan' in x['carbody'], axis =1)
columns = ['CarName','wheelbase','price','horsepower','carbody','fueltype','聚类结果']
# 价格降序排名
result[cond][columns].sort_values('price',ascending= False)

7.4 中端 SUV聚类结果

cond = result.apply(lambda x : x['聚类结果'] == 2 and 'wagon' in x['carbody'], axis =1)
columns = ['CarName','wheelbase','price','horsepower','carbody','fueltype','聚类结果']
# 价格降序排名
result[cond][columns].sort_values('price',ascending= False)