Python银行机器学习:回归、随机森林、KNN近邻、决策树、高斯朴素贝叶斯、支持向量机svm分析营销活动数据

银行数据集

我们的数据集描述

该数据与银行机构的直接营销活动相关，营销活动基于电话。通常，需要与同一客户的多个联系人联系，以便访问产品（银行定期存款）是否会（“是”）或不会（“否”）订阅。
y - 客户是否订阅了定期存款？（​​二进制​​：'是'，'否'）

我们的目标是选择最好的​​回归模型​​来让客户订阅或不订阅定期存款。我们将使用如下算法：

• 线性回归
• 随机森林回归
• KNN近邻
• 决策树
• 高斯朴素贝叶斯
• 支持向量机

选择最佳模型的决定将基于：

• 准确性
• 过采样

数据准备

在本节中，我们加载数据。我们的数据有 45211 个变量。

输入变量：
银行客户数据
1 - 年龄(数字)
2 - 工作：工作类型（分类：'行政'、'蓝领'、'企业家'、'女佣'、'管理'、'退休'、'自雇'、'服务'、'学生'、'技术员'、'失业'、'未知')
3 - 婚姻：婚姻状况（分类：'离婚'、'已婚'、'单身'、'不详'；注：'离婚'指离婚或丧偶）。
4 - 教育（分类：'基础4年'、'基础6年'、'基础9年'、'高中'、'文盲'、'专业课程'、'大学学位'、'未知')
5 - 违约：是否有违约的信贷？(分类: '没有', '有', '未知')
6-住房：是否有住房贷款？(分类: '否', '是', '未知')
7 - 贷款：有个人贷款吗？
8 - contact: 联系通信类型（分类：'手机', '电话'）。
9 - 月：最后一次联系的年份月份（分类：'一月', '二月', '三月', ..., '十一月', '十二月')
10 - day_of_week：最后一次联系的星期（分类：'mon', 'tue', 'wed', 'thu', 'fri')
11 - 持续时间：最后一次联系的持续时间，以秒为单位（数字）。
12 - 活动：在这个活动期间为这个客户进行的接触次数（数字，包括最后一次接触）。
13 - pdays: 在上次活动中最后一次与客户联系后的天数（数字，999表示之前没有与客户联系）。
14 - 以前：在这次活动之前，为这个客户进行的接触次数（数字）。
15 - 结果：上次营销活动的结果（分类："失败"、"不存在"、"成功"）。
社会和经济背景属性
16 - emp.var.rate：就业变化率--季度指标（数值）。
17 - cons.price.idx：消费者价格指数--月度指标（数值）。
18 - cons.conf.idx：消费者信心指数--月度指标（数字）。
19 - euribor3m：银行3个月利率--每日指标(数值)
20 - nr.employed: 雇员人数 - 季度指标(数字)

输出变量（所需目标）：

•  y -  客户是否认购了定期存款？(二进制: '是', '否')

data.head(5)

我们的下一步是查看变量的形式以及是否存在缺失值的问题。

1.  df1 = data.dtypes
2.  df1

1.  df2 = data.isnull().sum()
2.  df2

我们的下一步是计算所有变量的值。

data['y'].value_counts()

data['job'].value_counts()

data['marital'].value_counts()

data['education'].value_counts()

data['housing'].value_counts()

data['loan'].value_counts()

data['contact'].value_counts()

data['month'].value_counts()

data['poutcome'].value_counts()

描述性统计

数值总结

data.head(5)

改变因变量 y 的值。代替 no - 0 和代替 yes - 1。

data['y'] = data['y'].map({'no': 0, 'yes': 1})

data.columns

对于我们的每个变量，我们绘制一个箱线图来查看是否有任何可见的异常值。

1.  plt.figure(figsize=[10,25])
2.  ax = plt.subplot(611)
3.  sns.boxplot(data['age'],orient="v")

我们可以看到许多可见的异常值，尤其是在 balance 、 campaign 、 pdays 的情况下。在 pdays ，我们可以看到很多变量都在分位数范围之外。这个变量是一个特例，它被解码为 -1，这就是我们的图看起来像这样的原因。在表示变量之前的箱线图的情况下，它表示在此活动之前执行的联系数量，在这种情况下，我们还可以注意到许多超出分位数范围的值。

直方图

我们的下一步是查看连续变量的分布和直方图
我们可以看到没有一个变量具有正态分布。

1.  plt.figure(figsize=[10,20])
2.  plt.subplot(611)
3.  g = sns.distplot(data["age"], color="r")

我们的下一步是查看因变量 y 与每个变量或连续变量之间的关系。

1.  g = sns.FacetGrid(data, col='y',size=4)
2.  g.map

从这些变量中我们可以得到的最有趣的观察是，大多数说不的人年龄在20-40岁之间，在月底的第20天，大多数人也拒绝了这个提议。
 

分类总结

我们制作仅包含分类变量的数据子集，以便更轻松地绘制箱线图

1.  data_categorical = data[['job',
2.   'marital',
3.   'education',
4.   'default', 'housing',
5.   'loan','month', 'y']]

 

我们还查看了分类变量，看看是否有一些有趣的特征
从上面的条形图中可以看出，最有趣的结果来自变量：婚姻状况、教育和工作。
从代表婚姻状况的图表来看，大多数人都已婚。
正如我们在代表教育的图表上看到的那样 - 最大的是接受过中等教育的人数。
在约伯的情况下，我们可以看到大多数人都有蓝领和管理工作。

我们还想在马赛克图上查看我们的分类变量与 y 变量之间的关系。

plt.rcParams['font.size'] = 16.0

正如我们所见，大多数人都拒绝了该提议。就地位而言，已婚的人说“不”最多。

在可变违约的情况下，大多数没有违约信用的人也拒绝了该提案。

大多数有住房贷款的人也拒绝了该提议。

大多数没有贷款的人拒绝了这个提议。

数据挖掘

data.head(5)

我们想更深入地研究我们的变量，看看我们是否可以用它们做更多的事情。

我们的下一步是使用 WOE 分析。

1.  finv, IV = datars(data,data.y)
2.  IV

基于对我们有用的 WOE 分析变量是：pdays、previous、job、housing、balance、month、duration、poutcome、contact。
在下一步中，我们决定根据 WOE 结果和变量的先前结果删除无用​​的列。
我们删除的其中一个列是 poutcome，尽管它的 WOE 很高，但我们决定删除它，因为从 prevois 分析中我们看到它有许多未知的观察结果。
在可变持续时间的情况下，我们也可以看到WOE相当大，甚至可以说这个结果有点可疑。我们决定根据 WOE 结果放弃它，因为我们的模型应该根据过去的数据说明是否建议给某个人打电话。
在可变接触的情况下，我们放弃了它，因为对我们来说，接触形式在我们的模型中没有用。
我们还删除了变量 day 因为它对我们没有用，因为这个变量代表天数，而该变量的 WOE 非常小。我们删除的最后一个变量是变量 pdays，尽管这个变量 WOE 的结果非常好，但它对我们来说并不是一个有用的变量。

我们分析中剩下的列：

 

特征选择和工程

要执行我们的算法，我们首先需要将字符串更改为二进制变量。

1.   
2.  data = pd.get_dummies(data=data, columns = ['job', 'marital', 'education' , 'month'], \
3.  prefix = ['job', 'marital', 'education' , 'month'])

我们更改了列的名称。

data.head(5)

创建虚拟变量后，我们进行了 Pearson 相关。

1.   
2.   
3.  age = pearsonr(data['age'], data['y'])

sns.heatmap(corr

我们选择了数字列来检查相关性。正如我们所看到的，没有相关性。

我们查看因变量和连续变量之间的关系。

1.   
2.  pylab.show()

交叉验证

经过所有准备工作，我们终于可以将数据集拆分为训练集和测试集。

算法的实现

逻辑回归

1.   
2.  K=5
3.  kf = KFold(n_splits=K, shuffle=True)
4.   
5.  logreg = LogisticRegression()

[[7872   93]
 [ 992   86]]

[[7919   81]
 [ 956   86]]

[[7952   60]
 [ 971   59]]

[[7871   82]
 [1024   65]]

[[7923   69]
 [ 975   75]]

决策树

1.   
2.  dt2 = tree.DecisionTreeClassifier(random_state=1, max_depth=2)

[[7988    0]
 [1055    0]]

[[7986    0]
 [1056    0]]

[[7920   30]
 [1061   31]]

[[8021    0]
 [1021    0]]

[[7938   39]
 [1039   26]]

随机森林

1.   
2.  random_forest = RandomForestClassifier

[[7812  183]
 [ 891  157]]

[[7825  183]
 [ 870  164]]

[[7774  184]
 [ 915  169]]

[[7770  177]
 [ 912  183]]

[[7818  196]
 [ 866  162]]

KNN近邻

1.   
2.  classifier = KNeighborsClassifier(n_neighbors =13,metric = 'minkowski' , p=2)
3.   
4.  print("Mean accuracy: ",accuracyknn/K)
5.  print("The best AUC: ", bestaucknn)

[[7952   30]
 [1046   15]]

[[7987   30]
 [1010   15]]

[[7989   23]
 [1017   13]]

[[7920   22]
 [1083   17]]

[[7948   21]
 [1052   21]]

高斯朴素贝叶斯

1.   
2.  kf = KFold(n_splits=K, shuffle=True)
3.   
4.  gaussian = GaussianNB()

[[7340  690]
 [ 682  331]]

[[7321  633]
 [ 699  389]]

[[7291  672]
 [ 693  386]]

[[7300  659]
 [ 714  369]]

[[7327  689]
 [ 682  344]]

1.  models = pd.DataFrame({
2.  'Model': ['KNN', 'Logistic Regression',
3.  'Naive Bayes', 'Decision Tree','Random Forest'],
4.  'Score': [ accuracyknn/K, accuracylogreg/K,
5.  accuracygnb/K, accuracydt/K, accuracyrf/K],
6.  'BestAUC': [bestaucknn,bestauclogreg,bestaucgnb,
7.  bestaucdt,bestaucrf]})

我们看到根据 AUC 值的最佳模型是朴素贝叶斯我们不应该太在意最低的 R2 分数，因为数据非常不平衡（很容易预测 y=0）。在混淆矩阵中，我们看到它预测了漂亮的价值真正值和负值。令我们惊讶的是，决策树的 AUC 约为 50%。

欠采样

我们尝试对变量 y=0 进行欠采样

1.   
2.  gTrain, gValid = train_test_split

逻辑回归

predsTrain = logreg.predict(gTrainUrandom)

predsTrain = logreg.predict(gTrain20Urandom)

predsTrain = logreg.predict(gTrrandom)

决策树

1.   
2.  print("Train AUC:", metrics.roc_auc_score(ygTrds))

随机森林

1.   
2.  print("Train AUC:", metrics.roc_auc_score(ygTr, predsTrain),
3.  "Valid AUC:", metrics.roc_auc_score(ygVd, preds))

KNN近邻

1.   
2.  print("Train AUC:", metrics.roc_auc_score(ygTrm, predsTrain),
3.  "Valid AUC:", metrics.roc_auc_score(ygVal10, preds))

高斯朴素贝叶斯

1.   
2.  print("Train AUC:", metrics.roc_auc_score(ygTraom, predsTrain),
3.  "Valid AUC:", metrics.roc_auc_score(ygid, preds))

过采样

我们尝试对变量 y=1 进行过采样

1.  feates = datolist()
2.  print(feures)
3.  feaes.remove('y')

1.   
2.  print(gTrainOSM.shape)

(31945, 39)

smt = SMOT

(32345, 39)

smt = SMOT

(32595, 39)

1.  ygTrain10OSM=gTrain10OSM['y']
2.  gTrain10OSM=gTrain10OSM.drop(columns=['y'])

逻辑回归

1.   
2.  print("Train AUC:", metrics.roc_auc_score(ygTrin10SM, predsTrain),
3.  "Valid AUC:", metrics.roc_auc_score(ygValid, preds))

决策树

1.  dt2.fit(,ygTranOS)
2.  predsTrain = dtpreict(TrainOSM)
3.  preds = dt2.predict(gValid)

随机森林

1.  random_forest.fit(rainOSM, ygTranOS)
2.  predsTrain = random_forest.prect(gTraiOSM)
3.  p

KNN近邻

1.  classifier.fit(granOSM, yTanOSM)
2.  predsTrain = classifier.predict(gTaiSM)
3.  preds = classifier.predict(Vaid)

高斯朴素贝叶斯

1.  gaussian.fit(gTriOM, ygrainM)
2.  predsTrain = gaussian.predcti)

结论

我们看到欠采样和过采样变量 y 对 AUC 没有太大帮助。

---