如何用SPSS和Clementine处理缺失值、离群值、极值

一、什么是预处理、预分析？

高质量数据是数据分析的前提和分析结论可靠性的保障。尽管在获取数据源时数据分析师格外谨慎，耗费大量的时间，但数据质量仍然需持续关注。不管是一手还是二手数据源，总是会存在一些质量问题。同时，为了满足数据分析、挖掘的实际需要，对噪声数据如何处理，是丢弃还是补充，或者重新计算新的数据变量，这些不是随意决定的，这就是数据预处理的一个过程，是在数据分析、挖掘开始前对数据源的审核和判断，是数据分析必不可少的一项。本文暂只简单讨论一下缺失值、异常值的处理。

二、如何发现数据质量问题，例如，如何发现缺失值？

1、SPSS是如何做到的？
（1）系统缺失值、空白值
每一个变量均有可能出现系统缺失或者空白，当数据量巨大时我们根本无法用眼睛看出是否有缺失，最明智的做法是把这项任务交给数据分析工具，比如Excel，可通过数据有效性、筛选、查找、计数等功能去实现，如果是SPSS数据源，可以通过描述统计之“频率”项来实现。

上图，五个变量中，家庭人均收入有效样本94，有6个无效样本，在spss数据区域显示为空白值。其他变量均没有缺失，对于这6个缺失值是留是踢需要谨慎。

（2）变量取值分布
这一项不容忽视，一般由于输入错误、数据本身或者其他原因造成。这里分分类变量和数值变量进行检查。
分类变量取值分布检查：

描述统计之“频率”项，可以对变量以及变量取值进行频次统计汇总，因此，此处仍然采用“频率”项。

上图，我们已经确认是否献血样本全部有效，但是不代表这个变量没有其他噪声。通过此变量取值分布的考察，我们可以发现是否献血有4个水平，分别为“0”“1”“No”“Yes”，但实际上，该变量的取值至于两个水平，“No”“Yes”，其余两个取值是错误操作导致的，这是系统缺失值，可以通过重新赋值进行处理。

数值变量取值分布检查：

数值变量取值分布不宜采用“频次”的统计，一般可通过直方图、含有正态检验的直方图来实现。

上图，数值变量的直方图，可以清楚的看到其分布情况。可以初步判断存在异常值。

（3）离群值、极值

在SPSS中可以通过“箱图”直观的看到异常值，探索分析项或者箱图功能可实现。

上图，为spss探索分析结果，还可以设置分组变量。可以直观的发现，家庭人均收入存在极值，编号为66，可以快速查找定位。

2、Clementine是怎么做到的？
Data Audit，数据审核节点示例：以下数据流看图不解释。

首先，建立以上数据流。最后一个为“数据审核”节点，右键选择并打开编辑：

上图，为clementine变量诊断结果，非常直观，图文并茂，而且一张图几乎说明了数据源各种质量问题。是否无偿献血，取值水平有4个，家庭人均收入最大值有异常，且明确显示有6个无效值。其他变量正常。

上图，是clementine变量诊断结果中的另外一张图表，我们可以发现家庭人均收入有一枚极值，六枚无效值。通过上述诊断，数据质量问题一目了然。

三、如何处理缺失值、离群值、极值？

1、SPSS实现方法

上图，为spss变量转换菜单下的重新编码为相同变量选项卡。可以轻松实现变量重新赋值。主要实现方法：重新编码为相同/不同变量、计算变量、缺失值分析模块，此处略，后续文章会涉及。

2、Clementine实现方法

（1）是否无偿献血 重新分类

我们已经清楚的知道，是否无偿献血变量在取值分布上存在问题。在clementine，需要用Reclassify节点进行重新分类，在变量诊断的第一种表格上选中是否无偿献血变量，点击左上角“生成”按钮，生成一个Reclassify节点。打开该节点，如上图所示，即可完成重新分类。

（2）无效值、空白值的处理

家庭人均收入变量存在6个无效值，我们建议保留这6个样本，希望通过决策树算法进行针对性的预测，从而为这6个无效值进行赋值。如上图所示进行操作。然后，选中该变量，点击左上角“生成”按钮，自动生成一个缺失值插补超级节点。

（3）离群值、极值的处理

家庭收入变量还存在一枚极值，对于该极值，我们采取剔除丢弃处理，在clementine变量诊断表格中，如上图操作，点击生成按钮，自动生成一个离群值和极值超级节点。

（4）以下为clementine的处理结果

 我们将自动生成的两个超级节点，连接在数据流末端，再次进行数据审核，结果如上图所示，此时，我们可以看到，上述几个问题已经达到合理地解决。最终我们剔除了一个极值，对其他质量问题采取保守态度进行相应的处理。

上图，为整个过程的数据流图示。

四、总结

1、通过SPSS描述统计的相关过程，可以实现数据质量的探索分析并进行相应的预处理。

2、通过Clementine的Type节点、Filler节点、Reclassify节点、Data Audit等节点可以实现数据质量的探索，而且比SPSS更直观，更快捷。

3、相比而言，clementine在数据分析预处理方面更加优秀，结果可视化程度较高，直观易懂，而且处理流程简短精悍，虽然通过spss或者excel也可以完成这些工作，但我想，如果能合理选择有效驾驭，clementine是一个不错的选择，这不是炫耀或者奢侈，更效率更效果的工作才是最终目的。