import pandas as pd
import numpy as np
import seaborn as sns
from sklearn import datasets
from sklearn.linear_model import LinearRegression
df = pd.read_csv('..\\source\\house_prices.csv')
df.info()#显示列名和数据类型类型
df.head(6)#显示前n行,n默认为5
#取出自变量
data_x=df[['area','bedrooms','bathrooms']]
data_y=df['price']
# 进行多元线性回归
model=LinearRegression()
l_model=model.fit(data_x,data_y)
print('参数权重')
print(model.coef_)
print('模型截距')
print(model.intercept_)
# 异常值处理
# ================ 异常值检验函数:iqr & z分数 两种方法 =========================
def outlier_test(data, column, method=None, z=2):
""" 以某列为依据,使用 上下截断点法 检测异常值(索引) """
"""
full_data: 完整数据
column: full_data 中的指定行,格式 'x' 带引号
return 可选; outlier: 异常值数据框
upper: 上截断点; lower: 下截断点
method:检验异常值的方法(可选, 默认的 None 为上下截断点法),
选 Z 方法时,Z 默认为 2
"""
# ================== 上下截断点法检验异常值 ==============================
if method == None:
print(f'以 {column} 列为依据,使用 上下截断点法(iqr) 检测异常值...')
print('=' * 70)
# 四分位点;这里调用函数会存在异常
column_iqr = np.quantile(data[column], 0.75) - np.quantile(data[column], 0.25)
# 1,3 分位数
(q1, q3) = np.quantile(data[column], 0.25), np.quantile(data[column], 0.75)
# 计算上下截断点
upper, lower = (q3 + 1.5 * column_iqr), (q1 - 1.5 * column_iqr)
# 检测异常值
outlier = data[(data[column] <= lower) | (data[column] >= upper)]
print(f'第一分位数: {q1}, 第三分位数:{q3}, 四分位极差:{column_iqr}')
print(f"上截断点:{upper}, 下截断点:{lower}")
return outlier, upper, lower
# ===================== Z 分数检验异常值 ==========================
if method == 'z':
""" 以某列为依据,传入数据与希望分段的 z 分数点,返回异常值索引与所在数据框 """
"""
params
data: 完整数据
column: 指定的检测列
z: Z分位数, 默认为2,根据 z分数-正态曲线表,可知取左右两端的 2%,
根据您 z 分数的正负设置。也可以任意更改,知道任意顶端百分比的数据集合
"""
print(f'以 {column} 列为依据,使用 Z 分数法,z 分位数取 {z} 来检测异常值...')
print('=' * 70)
# 计算两个 Z 分数的数值点
mean, std = np.mean(data[column]), np.std(data[column])
upper, lower = (mean + z * std), (mean - z * std)
print(f"取 {z} 个 Z分数:大于 {upper} 或小于 {lower} 的即可被视为异常值。")
print('=' * 70)
# 检测异常值
outlier = data[(data[column] <= lower) | (data[column] >= upper)]
return outlier, upper, lower
outlier, upper, lower = outlier_test(data=df, column='price', method='z')#获得异常数据
outlier.info(); outlier.sample(5)
df.drop(index=outlier.index, inplace=True)#丢弃异常数据
#取出自变量
data_x=df[['area','bedrooms','bathrooms']]
data_y=df['price']
# 进行多元线性回归
model=LinearRegression()
l_model=model.fit(data_x,data_y)
print('参数权重')
print(model.coef_)
print('模型截距')
print(model.intercept_)
# 对名义变量neighborhood进行处理
# 设置虚拟变量
nominal_data = df['neighborhood']
# 设置虚拟变量
dummies = pd.get_dummies(nominal_data)
dummies.sample() # pandas 会自动帮你命名
# 每个名义变量生成的虚拟变量中,需要各丢弃一个,这里以丢弃C为例
dummies.drop(columns=['C'], inplace=True)
dummies.sample()
# 对名义变量style进行处理
# 设置虚拟变量
nominal_style_data = df['style']
# 设置虚拟变量
style_dummies = pd.get_dummies(nominal_style_data)
style_dummies.sample() # pandas 会自动帮你命名
# 每个名义变量生成的虚拟变量中,需要各丢弃一个,这里以丢弃lodge
#原因:转化后的虚拟变量需要舍弃一个,才能得到满秩矩阵,可理解为当变量名可划分为n类时,只需要n-1个虚拟变量就能获取所有信息了
style_dummies.drop(columns=['lodge'], inplace=True)
style_dummies.sample()
#数据拼接
results = pd.concat(objs=[df, dummies], axis='columns') # 按照列来合并
results = pd.concat(objs=[results, style_dummies], axis='columns') # 按照列来合并
results.sample(3)
from statsmodels.formula.api import ols
#使用虚拟变量
lm = ols('price ~ area + bedrooms + bathrooms + A + B', data=results).fit()
lm.summary()
def vif(df, col_i):
"""
df: 整份数据
col_i:被检测的列名
"""
cols = list(df.columns)
cols.remove(col_i)
cols_noti = cols
formula = col_i + '~' + '+'.join(cols_noti)
r2 = ols(formula, df).fit().rsquared
return 1. / (1. - r2)
test_data = results[['area', 'bedrooms', 'bathrooms', 'A', 'B']]
for i in test_data.columns:
print(i, '\t', vif(df=test_data, col_i=i))
# 去掉bedroom再次建模
lm = ols(formula='price ~ area + bathrooms + A + B', data=results).fit()
lm.summary()
当不进行数据处理时,用jupyter和使用excel进行数据分析的结果是一样的,但进行了数据清理之后回归方程与之前相差的挺大的,而进行了多元共线性检测以后,结果变得更为合理了。
初步了解了多元线性回归的步骤,也清楚了异常数据对于回归方程的影响,在进行数据处理之前应该先进行数据预处理,同时也要考虑两个变量的关系。
Excel-一元线性回归和多元线性回归(借助数据分析功能和直接计算)