
备好数据后,数据科学家还要做什么
在这个数据科学越来越火的时代,数据科学家的工作到底是怎样的呢?
数据科学越来越火,很多人都想转行入坑数据科学家,这当然是好事。可是很多人都以为数据科学、机器学习等等流行词对应的工作,就是把数据塞进Sckit-Learn这个算法库里而已。
事实远远没有那么简单,下面我带大家走进真实的数据科学世界。
让我们从数据搜集完成后开始讲起。
问题阐述
“数据消耗”反映了特定服务类别数据的下载和上传量,比如社交网络,音频等等。我们来看一个具体的例子。假设我们研究的是一个计数器,利用该计数器可以查看与亚马逊网络服务(Amazon Web Service,简称为AWS)连接的机器数量。
如果我们直接对原始数据进行分类,我们会得到如下结果:
我们可以注意到,这是对数据进行线性判别分析(Linear discriminant analysis,简称为LDA)后的二维示意图。理论上讲,LDA的结果可以体现出原数据的 ± 90%;虽然不是100%,但是这里我们可以看出,直接对数据进行分类完全没有意义。有人建议我换别的算法或者调整超参数,但是其实,把算法直接套在原数据上的想法糟透了。
理解数据
现在,我们来挖掘一番。数据到底长什么样?我强烈建议初学者多花些时间观察理解数据,而不要急着输入“from sklearn.cluster import KMeans”这样的代码行。这里我们研究一下这个例子的一个数据特征,但是请注意,大多数数据特征都是相似的。
下面是AWS计数器的结果(其实不是,但是我们就假定它是吧)
从上到下:总数,平均值,标准差,最小值,25分位,中位数,75分位,最大值
我们可以看到,几乎所有的数值都为0。不过您仔细看会发现,其实有些值达到3千万。您用这样的数值直接计算出来的距离值,再带入LDA算法中就不可能有意义。即使您缩小数据的规模使所有的数值都在0—1之间,那么绝大部分的数值也都会在0到大概0.0000005之间,对计算距离也没有帮助。
如果我们只看非零的数值,分布就很有意思了:
数据处理
上图看起来像是LogNormal分布。现在我们就可以进行简单的数据标准化了。采用Box-Cox法可以转化LogNormal分布。这个方法可以把包含LogNormal在内的许多分布尽可能的标准化。
转换的过程就是把下面公式中的lamda值最小化。
我们的数据集中有大量的0,所以lamda值最小化后的结果如下图所示:(请注意:我们需要大于0的结果,因此我们先给每个数值加上1之后再用公式计算)
您可以看到上图中大概在9的位置有一个小突起,这就是我们大多非0值的位置。从计算距离的角度看,现在我们的数据分布已经比原来的好太多倍了,但是仍然有进步的空间。
让我们重新审视这个例子中数据的背景。我们想要根据机器的行为对其分类。在“机器对机器”的世界里,机器的行为包含了大量信息。“机器使用了亚马逊网络服务”这件事听起来很滑稽,但其实含义非常重要。
我们给这些机器编码,让它们承担特定的任务,比如报告天气、展示广告等等。它们做任务的代码都是编写好的,因而它们不可能随机的开始在脸书或者其他平台上操作。
事实上,它们可以使用一项服务(比如说AWS)本身就包含了大量信息。基于上面的分析,我决定对数据集中非零的数值进行标准化,使其规模在0.5到1之间;而对值为零的数据点保持不变。那么怎么标准化呢?当然是采用Box-Cox转化法——而且只对非零值进行转化。
请看下图的结果比较。左图是变换所有数据后得到的位于0—1区间的分布。右图是放大的0.5—1区间的分布。
虽然说左图看起来没有比前面的方法提升很多,但是我向您保证,在后面应用算法的过程中两者的区别很大。
结果
下面我们对经过预处理的数据重新分类。不需任何手动调整我们就得到了如下结果。
结论
我发现人们常常看到算法就如同打了鸡血,一头扎进建模的过程中。有的人甚至说,你不需要理解算法背后的数学原理。
我不赞同这个观点。我认为还是应该理解一个算法的基本原理,至少要能理解到知道什么样的数据输入才是有意义的。
比如说,我们刚才举例用的K-Means算法的基本原理就是点之间的距离,那么当您拥有“千万”这样的数量级时,您就不能期望直接把数据带入算法就会获得合适的结果,因为这时数值范围太大了。
综上所述,一遍一遍地检查数据,直到对它了然于胸,然后再让这些高级的算法完成后续的工作。
数据分析咨询请扫描二维码
若不方便扫码,搜微信号:CDAshujufenxi
R 语言:数据科学与科研领域的核心工具及优势解析 一、引言 在数据驱动决策的时代,无论是科研人员验证实验假设(如前文中的 T ...
2025-09-08T 检验在假设检验中的应用与实践 一、引言 在科研数据分析、医学实验验证、经济指标对比等领域,常常需要判断 “样本间的差异是 ...
2025-09-08在商业竞争日益激烈的当下,“用数据说话” 已从企业的 “加分项” 变为 “生存必需”。然而,零散的数据分析无法持续为业务赋能 ...
2025-09-08随机森林算法的核心特点:原理、优势与应用解析 在机器学习领域,随机森林(Random Forest)作为集成学习(Ensemble Learning) ...
2025-09-05Excel 区域名定义:从基础到进阶的高效应用指南 在 Excel 数据处理中,频繁引用单元格区域(如A2:A100、B3:D20)不仅容易出错, ...
2025-09-05CDA 数据分析师:以六大分析方法构建数据驱动业务的核心能力 在数据驱动决策成为企业共识的当下,CDA(Certified Data Analyst) ...
2025-09-05SQL 日期截取:从基础方法到业务实战的全维度解析 在数据处理与业务分析中,日期数据是连接 “业务行为” 与 “时间维度” 的核 ...
2025-09-04在卷积神经网络(CNN)的发展历程中,解决 “梯度消失”“特征复用不足”“模型参数冗余” 一直是核心命题。2017 年提出的密集连 ...
2025-09-04CDA 数据分析师:驾驭数据范式,释放数据价值 在数字化转型浪潮席卷全球的当下,数据已成为企业核心生产要素。而 CDA(Certified ...
2025-09-04K-Means 聚类:无监督学习中数据分群的核心算法 在数据分析领域,当我们面对海量无标签数据(如用户行为记录、商品属性数据、图 ...
2025-09-03特征值、特征向量与主成分:数据降维背后的线性代数逻辑 在机器学习、数据分析与信号处理领域,“降维” 是破解高维数据复杂性的 ...
2025-09-03CDA 数据分析师与数据分析:解锁数据价值的关键 在数字经济高速发展的今天,数据已成为企业核心资产与社会发展的重要驱动力。无 ...
2025-09-03解析 loss.backward ():深度学习中梯度汇总与同步的自动触发核心 在深度学习模型训练流程中,loss.backward()是连接 “前向计算 ...
2025-09-02要解答 “画 K-S 图时横轴是等距还是等频” 的问题,需先明确 K-S 图的核心用途(检验样本分布与理论分布的一致性),再结合横轴 ...
2025-09-02CDA 数据分析师:助力企业破解数据需求与数据分析需求难题 在数字化浪潮席卷全球的当下,数据已成为企业核心战略资产。无论是市 ...
2025-09-02Power BI 度量值实战:基于每月收入与税金占比计算累计税金分摊金额 在企业财务分析中,税金分摊是成本核算与利润统计的核心环节 ...
2025-09-01巧用 ALTER TABLE rent ADD INDEX:租房系统数据库性能优化实践 在租房管理系统中,rent表是核心业务表之一,通常存储租赁订单信 ...
2025-09-01CDA 数据分析师:企业数字化转型的核心引擎 —— 从能力落地到价值跃迁 当数字化转型从 “选择题” 变为企业生存的 “必答题”, ...
2025-09-01数据清洗工具全景指南:从入门到进阶的实操路径 在数据驱动决策的链条中,“数据清洗” 是决定后续分析与建模有效性的 “第一道 ...
2025-08-29机器学习中的参数优化:以预测结果为核心的闭环调优路径 在机器学习模型落地中,“参数” 是连接 “数据” 与 “预测结果” 的关 ...
2025-08-29