【机器学习】Tensorflow神经网络分析Kaggle的Titanic数据集

本文主要是介绍【机器学习】Tensorflow神经网络分析Kaggle的Titanic数据集,希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值,需要的开发者们随着小编来一起学习吧!

Titanic这也算是一个很经典的案例了,详情见【官网详情】(博主提交了一次,很菜七千多名,正确率:0.76555,排名有点渣,日后再优化,优化后,到两千多哈哈,0.79....左右,,还有很大的上升空间

分析一个案例我主要是一下几步:

【1】导入依赖,加载数据

【2】分析数据,了解数据

【3】格式化数据,预处理数据

【4】建立模型,训练模型

【5】使用模型,测试模型

基本就这五大步骤,

【1】导入依赖,加载数据

import pandas as pd
from pandas import Series,DataFrame
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt# 设置图表中字体
import matplotlib as mpl
mpl.rcParams['font.sans-serif'] = ['SimHei']data_train = pd.read_csv('../data/train.csv')
data_train.head()


data_train.head()主要是看看,数据是否加载上,是否家在正确。


【2】分析数据,了解数据

data_train.info()

<class 'pandas.core.frame.DataFrame'>
RangeIndex: 891 entries, 0 to 890
Data columns (total 12 columns):
PassengerId    891 non-null int64
Survived       891 non-null int64
Pclass         891 non-null int64
Name           891 non-null object
Sex            891 non-null object
Age            714 non-null float64
SibSp          891 non-null int64
Parch          891 non-null int64
Ticket         891 non-null object
Fare           891 non-null float64
Cabin          189 non-null object
Embarked       891 non-null object
dtypes: float64(2), int64(5), object(5)
memory usage: 83.6+ KB
• PassengerId => 乘客ID
• Survived => 获救情况(1为获救,0为未获救)
• Pclass => 乘客等级(1/2/3等舱位)
• Name => 乘客姓名
• Sex => 性别
• Age => 年龄
• SibSp => 堂兄弟/妹个数
• Parch => 父母与小孩个数
• Ticket => 船票信息
• Fare => 票价
• Cabin => 客舱
• Embarked => 登船港口

data_train.describe()

        PassengerId	Survived	Pclass	           Age	          SibSp 	Parch	          Fare
count	891.000000	891.000000	891.000000	714.000000	891.000000	891.000000	891.000000
mean	446.000000	0.383838	2.308642	29.699118	0.523008	0.381594	32.204208
std	257.353842	0.486592	0.836071	14.526497	1.102743	0.806057	49.693429
min	1.000000	0.000000	1.000000	0.420000	0.000000	0.000000	0.000000
25%	223.500000	0.000000	2.000000	20.125000	0.000000	0.000000	7.910400
50%	446.000000	0.000000	3.000000	28.000000	0.000000	0.000000	14.454200
75%	668.500000	1.000000	3.000000	38.000000	1.000000	0.000000	31.000000
max	891.000000	1.000000	3.000000	80.000000	8.000000	6.000000	512.329200
count:汇总,mean:平均数,std:标准差(我猜的),min,max最大最小,25%,75%,50%,指的是中位数,

fig = plt.figure(figsize=(15,10))
fig.set(alpha=0.2)  # 设定图表颜色alpha参数plt.subplot2grid((2,3),(0,0))             # 在一张大图里分列几个小图
data_train.Survived.value_counts().plot(kind='bar')# 柱状图 
plt.title(u"获救情况 (1为获救)") # 标题
plt.ylabel(u"人数")  plt.subplot2grid((2,3),(0,1))
data_train.Pclass.value_counts().plot(kind="bar")
plt.ylabel(u"人数")
plt.title(u"乘客等级分布")plt.subplot2grid((2,3),(0,2))
plt.scatter(data_train.Survived, data_train.Age)
plt.ylabel(u"年龄")                         # 设定纵坐标名称
plt.grid(b=True, which='major', axis='y') 
plt.title(u"按年龄看获救分布 (1为获救)")plt.subplot2grid((2,3),(1,0), colspan=2)
data_train.Age[data_train.Pclass == 1].plot(kind='kde')   
data_train.Age[data_train.Pclass == 2].plot(kind='kde')
data_train.Age[data_train.Pclass == 3].plot(kind='kde')
plt.xlabel(u"年龄")# plots an axis lable
plt.ylabel(u"密度") 
plt.title(u"各等级的乘客年龄分布")
plt.legend((u'头等舱', u'2等舱',u'3等舱'),loc='best') # sets our legend for our graph.plt.subplot2grid((2,3),(1,2))
data_train.Embarked.value_counts().plot(kind='bar')
plt.title(u"各登船口岸上船人数")
plt.ylabel(u"人数")  
plt.show()

这几张图分别对获救情况、乘客等级、个口岸上船人数进行统计,右上角年龄与获救情况关系图,基本看不出来有关系,左下角乘客年龄与舱等级的分布,可分析出20-30岁的乘客较多的选择2-3等舱 大哭(年轻,最穷的时候),30-50岁普遍选择头等舱 生气(黄金时期)

#看看各乘客等级的获救情况
fig = plt.figure()
fig.set(alpha=0.2)  # 设定图表颜色alpha参数Survived_0 = data_train.Pclass[data_train.Survived == 0].value_counts()
Survived_1 = data_train.Pclass[data_train.Survived == 1].value_counts()
df=pd.DataFrame({u'获救':Survived_1, u'未获救':Survived_0})
df.plot(kind='bar', stacked=True)#化成两层
plt.title(u"各乘客等级的获救情况")
plt.xlabel(u"乘客等级") 
plt.ylabel(u"人数") 
plt.show()

plt.plot(np.arange(3)+1,np.array(Survived_1/Survived_0))

下面图是对根据上图比例画出的线,关系已经很明显了,有钱真好,三等舱的获救率非常低
#看看各性别的获救情况
fig = plt.figure()
fig.set(alpha=0.2)  # 设定图表颜色alpha参数Survived_m = data_train.Survived[data_train.Sex == 'male'].value_counts()
Survived_f = data_train.Survived[data_train.Sex == 'female'].value_counts()
df=pd.DataFrame({u'男性':Survived_m, u'女性':Survived_f})
df.plot(kind='bar', stacked=True)
plt.title(u"按性别看获救情况")
plt.xlabel(u"性别") 
plt.ylabel(u"人数")
plt.show()

都不用再画折线图了,很明显,女性获救几率,远大于男性,“妇女和孩子线上救生船”
#然后我们再来看看各种舱级别情况下各性别的获救情况
fig=plt.figure(figsize=(15,7))
fig.set(alpha=0.65) # 设置图像透明度,无所谓
plt.title(u"根据舱等级和性别的获救情况")ax1=fig.add_subplot(141)
data_train.Survived[data_train.Sex == 'female'][data_train.Pclass != 3].value_counts().plot(kind='bar', label="female highclass", color='#FA2479')
ax1.set_xticklabels([u"获救", u"未获救"], rotation=0)
ax1.legend([u"女性/高级舱"], loc='best')ax2=fig.add_subplot(142, sharey=ax1)
data_train.Survived[data_train.Sex == 'female'][data_train.Pclass == 3].value_counts().plot(kind='bar', label='female, low class', color='pink')
ax2.set_xticklabels([u"未获救", u"获救"], rotation=0)
plt.legend([u"女性/低级舱"], loc='best')ax3=fig.add_subplot(143, sharey=ax1)
data_train.Survived[data_train.Sex == 'male'][data_train.Pclass != 3].value_counts().plot(kind='bar', label='male, high class',color='lightblue')
ax3.set_xticklabels([u"未获救", u"获救"], rotation=0)
plt.legend([u"男性/高级舱"], loc='best')ax4=fig.add_subplot(144, sharey=ax1)
data_train.Survived[data_train.Sex == 'male'][data_train.Pclass == 3].value_counts().plot(kind='bar', label='male low class', color='steelblue')
ax4.set_xticklabels([u"未获救", u"获救"], rotation=0)
plt.legend([u"男性/低级舱"], loc='best')plt.show()


贵族女性几乎全部获救,是否获救和身份、性别关系很大。

fig = plt.figure()
fig.set(alpha=0.2)  # 设定图表颜色alpha参数Survived_0 = data_train.Embarked[data_train.Survived == 0].value_counts()
Survived_1 = data_train.Embarked[data_train.Survived == 1].value_counts()
df=pd.DataFrame({u'获救':Survived_1, u'未获救':Survived_0})
df.plot(kind='bar', stacked=True)
plt.title(u"各登录港口乘客的获救情况")
plt.xlabel(u"登录港口") 
plt.ylabel(u"人数") plt.show()

三个港口与获救关系几乎持平,关系不是很大(关系不大也加入模型,只是权值小一些而已)

plt.figure(figsize=(15,7))
Survived_0 = data_train.SibSp[data_train.Survived == 0].value_counts()
Survived_1 = data_train.SibSp[data_train.Survived == 1].value_counts()
df=pd.DataFrame({u'获救':Survived_1, u'未获救':Survived_0})
df.plot(kind='bar', stacked=True)
plt.title(u"堂兄弟/妹个数数量与获救情况")
plt.xlabel(u"堂兄弟/妹个数数量") 
plt.ylabel(u"人数") 
plt.show()
plt.plot(np.arange(7),Survived_1/Survived_0)
plt.title(u"堂兄弟/妹个数数量与获救/未获救的比例")

根据右边折线图可以看出来,,有一个兄弟姐妹的获救概率比较大,是否获救和堂兄弟姐妹关系比较大。

基本上数据关系分析完了,这主要目的是为模型输入选取合适的参数。

【3】格式化数据,预处理数据

<class 'pandas.core.frame.DataFrame'>
RangeIndex: 891 entries, 0 to 890
Data columns (total 12 columns):
PassengerId    891 non-null int64
Survived       891 non-null int64
Pclass         891 non-null int64
Name           891 non-null object
Sex            891 non-null object
Age            714 non-null float64
SibSp          891 non-null int64
Parch          891 non-null int64
Ticket         891 non-null object
Fare           891 non-null float64
Cabin          189 non-null object
Embarked       891 non-null object
dtypes: float64(2), int64(5), object(5)
memory usage: 83.6+ KB

Age和Cabin有缺失参数,由于Cabin缺失过半,暂不考虑使用此数据,Age比较重要,此处用平均值补全。

#为了简便年了暂时用平均数代替,
data_train.Age[data_train.Age.isnull()] = data_train.Age.mean()
#Cabin 缺少太多了,暂且踢掉
try:train_x = data_train[['Pclass','Sex','Age','SibSp','Parch','Fare','Embarked']]
except:pass
train_x.info()

此处选择这几项参数【['Pclass','Sex','Age','SibSp','Parch','Fare','Embarked']】

PassengerId,name没有实际含义去除即可,

      Pclass	Sex	 Age   SibSp	 Parch	Fare   Embarked
0	3	male	22.0	1	   0	7.2500	S
1	1	female	38.0	1	   0	71.2833	C
2	3	female	26.0	0	   0	7.9250	S
3	1	female	35.0	1	   0	53.1000	S
4	3	male	35.0	0	   0	8.0500	S

其中Sex和Embarked还是字符串的,需要数字化,

train_x.Sex.value_counts()
 
male      577
female    314
Name: Sex, dtype: int64
train_x.Embarked.value_counts()
S    645
C    169
Q     77
Name: Embarked, dtype: int64
Sex有两个属性,Embarked有三个属性,所以可以做如下赋值
 
train_x.Sex[train_x.Sex=='male'] = 1
train_x.Sex[train_x.Sex=='female'] = 0
train_x.Embarked[train_x.Embarked=='S'] = 0
train_x.Embarked[train_x.Embarked=='C'] = 0.5
train_x.Embarked[train_x.Embarked=='Q'] = 1

【4】建立模型,训练模型

都是老套路,主要学习莫烦的神经网络教程

"""
添加神经网络层的函数
inputs -- 输入内容
in_size -- 输入尺寸
out_size -- 输出尺寸
activation_function --- 激励函数,可以不用输入
"""
def add_layer(inputs,in_size,out_size,activation_function=None):W = tf.Variable(tf.zeros([in_size,out_size])+0.01)   #定义,in_size行,out_size列的矩阵,随机矩阵,全为0效果不佳b = tf.Variable(tf.zeros([1,out_size])+0.01)              #不建议为0Wx_plus_b = tf.matmul(inputs,W) + b                # WX + bif activation_function is None:                               #如果有激励函数就激励,否则直接输出output = Wx_plus_belse:output = activation_function(Wx_plus_b)return output
import tensorflow as tf
X = tf.placeholder(tf.float32,[None,7])
Y = tf.placeholder(tf.float32,[None,1])output1 = add_layer(X,7,14,activation_function = tf.nn.sigmoid)
output2 = add_layer(output1,14,7,activation_function = tf.nn.sigmoid)
temp_y = add_layer(output2,7,1,activation_function = tf.nn.sigmoid)
loss = tf.reduce_mean(tf.reduce_sum(tf.square(Y-temp_y),reduction_indices=[1]))#先求平方,再求和,在求平均train_step = tf.train.AdamOptimizer(0.004).minimize(loss)#通过优化器,以0.1的学习率,减小误差loss
# train_x = iris[['a','b','c']]
# train_y = iris[['class']]#拆分训练集数据集,分为输入和输出
train_x = np.array(train_x).reshape(-1,7)
train_y = data_train.Survived.reshape(-1,1)sess = tf.Session()
sess.run(tf.global_variables_initializer())
save_process = []
for i in range(300000):#训练90000次sess.run(train_step,feed_dict={X:train_x,Y:train_y})if i%300 == 0:#每300次记录损失值(偏差值)save_process.append(sess.run(loss,feed_dict={X:train_x,Y:train_y}))if i%3000 == 0:#每300次记录损失值(偏差值)print(sess.run(loss,feed_dict={X:train_x,Y:train_y}))

画出loss曲线

#第前两个数据比较大,踢掉
save_process = np.delete(save_process,[0,1])
plt.plot(range(len(save_process)),save_process)

模型训练的还阔以,测试一下


【5】使用模型,测试模型

test_csv = pd.read_csv("../data/test.csv")

测试数据需要和训练数据有同样的预处理,所以讲预处理过程封装成函数:

def preprocessing(data):""""""items = ['Pclass','Sex','Age','SibSp','Parch','Fare','Embarked']data.Age[data.Age.isnull()] = data.Age.mean()test_x = data[items]test_x.Sex[test_x.Sex=='male'] = 1test_x.Sex[test_x.Sex=='female'] = 0test_x.Embarked[test_x.Embarked=='S'] = 0test_x.Embarked[test_x.Embarked=='C'] = 0.5test_x.Embarked[test_x.Embarked=='Q'] = 1return test_x
test_data_x = preprocessing(test_csv)

开始测试:

test_data_y = sess.run(temp_y,feed_dict={X:test_data_x})
由于最后的一层神经元用的sigmoid函数所以结果是一个概率值,此处

threshold = 0.8#阈值根据感觉test_data_y[test_data_y > threshold] = 1
test_data_y[test_data_y <= threshold] = 0test_data_y = test_data_y.reshape(418,)
test_data_y = test_data_y.astype(np.int32,copy=False)
test_data_y[test_data_y > threshold] = 1
test_data_y[test_data_y <= threshold] = 0
passengerId = np.arange(len(test_data_y))+892

out_cvs =  pd.DataFrame({'PassengerId':list(passengerId),'Survived':list(test_data_y)})
out_cvs.to_csv(path_or_buf = "../data/out.csv",index=False)
会输出一个out.csv文件,上传到kaggle里就行

完了就能看自己的排名楼0.0

这就是在下了,,嘿嘿,79约等于80,,还蛮不错的哈(尴尬


完整notebook 看码云:【码云链接,不错的话给个小星星吐舌头吐舌头吐舌头



这篇关于【机器学习】Tensorflow神经网络分析Kaggle的Titanic数据集的文章就介绍到这儿,希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助!



http://www.chinasem.cn/article/592657

相关文章

鸿蒙中Axios数据请求的封装和配置方法

《鸿蒙中Axios数据请求的封装和配置方法》:本文主要介绍鸿蒙中Axios数据请求的封装和配置方法,本文给大家介绍的非常详细,对大家的学习或工作具有一定的参考借鉴价值,需要的朋友参考下吧... 目录1.配置权限 应用级权限和系统级权限2.配置网络请求的代码3.下载在Entry中 下载AxIOS4.封装Htt

C++ Sort函数使用场景分析

《C++Sort函数使用场景分析》sort函数是algorithm库下的一个函数,sort函数是不稳定的,即大小相同的元素在排序后相对顺序可能发生改变,如果某些场景需要保持相同元素间的相对顺序,可使... 目录C++ Sort函数详解一、sort函数调用的两种方式二、sort函数使用场景三、sort函数排序

kotlin中const 和val的区别及使用场景分析

《kotlin中const和val的区别及使用场景分析》在Kotlin中,const和val都是用来声明常量的,但它们的使用场景和功能有所不同,下面给大家介绍kotlin中const和val的区别,... 目录kotlin中const 和val的区别1. val:2. const:二 代码示例1 Java

Python获取中国节假日数据记录入JSON文件

《Python获取中国节假日数据记录入JSON文件》项目系统内置的日历应用为了提升用户体验,特别设置了在调休日期显示“休”的UI图标功能,那么问题是这些调休数据从哪里来呢?我尝试一种更为智能的方法:P... 目录节假日数据获取存入jsON文件节假日数据读取封装完整代码项目系统内置的日历应用为了提升用户体验,

Go标准库常见错误分析和解决办法

《Go标准库常见错误分析和解决办法》Go语言的标准库为开发者提供了丰富且高效的工具,涵盖了从网络编程到文件操作等各个方面,然而,标准库虽好,使用不当却可能适得其反,正所谓工欲善其事,必先利其器,本文将... 目录1. 使用了错误的time.Duration2. time.After导致的内存泄漏3. jsO

Java利用JSONPath操作JSON数据的技术指南

《Java利用JSONPath操作JSON数据的技术指南》JSONPath是一种强大的工具,用于查询和操作JSON数据,类似于SQL的语法,它为处理复杂的JSON数据结构提供了简单且高效... 目录1、简述2、什么是 jsONPath?3、Java 示例3.1 基本查询3.2 过滤查询3.3 递归搜索3.4

Spring事务中@Transactional注解不生效的原因分析与解决

《Spring事务中@Transactional注解不生效的原因分析与解决》在Spring框架中,@Transactional注解是管理数据库事务的核心方式,本文将深入分析事务自调用的底层原理,解释为... 目录1. 引言2. 事务自调用问题重现2.1 示例代码2.2 问题现象3. 为什么事务自调用会失效3

MySQL大表数据的分区与分库分表的实现

《MySQL大表数据的分区与分库分表的实现》数据库的分区和分库分表是两种常用的技术方案,本文主要介绍了MySQL大表数据的分区与分库分表的实现,文中通过示例代码介绍的非常详细,对大家的学习或者工作具有... 目录1. mysql大表数据的分区1.1 什么是分区?1.2 分区的类型1.3 分区的优点1.4 分

Mysql删除几亿条数据表中的部分数据的方法实现

《Mysql删除几亿条数据表中的部分数据的方法实现》在MySQL中删除一个大表中的数据时,需要特别注意操作的性能和对系统的影响,本文主要介绍了Mysql删除几亿条数据表中的部分数据的方法实现,具有一定... 目录1、需求2、方案1. 使用 DELETE 语句分批删除2. 使用 INPLACE ALTER T

Python Dash框架在数据可视化仪表板中的应用与实践记录

《PythonDash框架在数据可视化仪表板中的应用与实践记录》Python的PlotlyDash库提供了一种简便且强大的方式来构建和展示互动式数据仪表板,本篇文章将深入探讨如何使用Dash设计一... 目录python Dash框架在数据可视化仪表板中的应用与实践1. 什么是Plotly Dash?1.1