描述性统计

描述性统计

描述性统计会显示数据集的基本信息：数据集种有多少个非缺失的观测数据、列的平均值和标准偏差、还有最大值和最小值

import pyspark.sql.types as typ
from pyspark.sql import SparkSession

spark = SparkSession.builder.getOrCreate()

fraud = spark.sparkContext.textFile('file:///Program Files/Pyproject/pyspark/data/ccFraud.csv')
header = fraud.first()

fraud = fraud.filter(lambda row: row != header).map(lambda row: [int(elem) for elem in row.split(',')]) 

fileds = [
    *[
        typ.StructField(h[1:-1], typ.IntegerType(), True)
        for h in header.split(',')
    ]
]
schema = typ.StructType(fileds)

fraud_df = spark.createDataFrame(fraud, schema)

fraud_df.printSchema()

root
 |-- custID: integer (nullable = true)
 |-- gender: integer (nullable = true)
 |-- state: integer (nullable = true)
 |-- cardholder: integer (nullable = true)
 |-- balance: integer (nullable = true)
 |-- numTrans: integer (nullable = true)
 |-- numIntlTrans: integer (nullable = true)
 |-- creditLine: integer (nullable = true)
 |-- fraudRisk: integer (nullable = true)

fraud_df.groupby('gender').count().show()

+------+-------+
|gender|  count|
+------+-------+
|     1|6178231|
|     2|3821769|
+------+-------+

对于真正的数值特征，使用.describe()方法：
.show()方法生成结果：

numerical = ['balance', 'numTrans', 'numIntlTrans']
desc = fraud_df.describe(numerical)
desc.show()

+-------+-----------------+------------------+-----------------+
|summary|          balance|          numTrans|     numIntlTrans|
+-------+-----------------+------------------+-----------------+
|  count|         10000000|          10000000|         10000000|
|   mean|     4109.9199193|        28.9351871|        4.0471899|
| stddev|3996.847309737258|26.553781024523122|8.602970115863904|
|    min|                0|                 0|                0|
|    max|            41485|               100|               60|
+-------+-----------------+------------------+-----------------+

即使是从这些相对较少的数字中，可以看出：

• 所有的特征都呈正偏态；最大值是平均值的多倍
• 变异系数（均值与标准差之比）非常高（接近或者大于1），意味着这是一个广泛的观测数据

如何检查偏度：

fraud_df.agg({'balance' : 'skewness'}).show()

+------------------+
| skewness(balance)|
+------------------+
|1.1818315552993839|
+------------------+

列表中的聚合函数包括：avg(),count(),countDistinct(),first(),kurtosis(),max(),mean(),min(),skewness(),stddev(),stddev_pop(),stddev_samp(),sum(),sumDistinct(),var_pop(),var_samp()和variance()

相关性

特征之间相互关系的另一个非常有用的度量是相关性。
检查特征之间的相关性同样重要，包括它们之间高度相关的特征（即共性（collinear）），可能会导致模型的不可预知行为或者可能进行不必要的复杂化。

DataFrame形式，运用Pyspark计算相关性非常容易。唯一困难的是.corr()方法支持Pearson相关性系数，并且只能计算两两相关性：

fraud_df.corr('balance', 'numTrans')
# 创建相关矩阵
n_numerical = len(numerical)
corr = []
for i in range(0, n_numerical):
    temp = [None] * i
    for j in range(i, n_numerical):
        temp.append(fraud_df.corr(numerical[i], numerical[j]))
    corr.append(temp)

corr

[[1.0, 0.0004452314017265386, 0.0002713991339817875],
 [None, 1.0, -0.0002805712819816554],
 [None, None, 1.0]]

可视化

使用matplotlib和Bokeh

%matplotlib inline
import matplotlib.pyplot as plt

plt.style.use('ggplot')
from bokeh.io import output_notebook
output_notebook()

<div class="bk-root">
    <a href="https://bokeh.pydata.org" target="_blank" class="bk-logo bk-logo-small bk-logo-notebook"></a>
    <span id="6474283b-1c18-4487-96a2-9cd839f97830">Loading BokehJS ...</span>
</div>

%matplotlib inline、output_notebook()命令分别会使matplotlib或者Boken生成每个图表

直方图

直方图是迄今位置最容易直观地计算显示特征分布的方法。pyspark有三种方法可以生成直方图：

• 聚集工作节点中的数据并返回一个汇总bins列表和直方图每个bin中的计数给驱动程序
• 返回所有的数据给驱动程序，并且允许用绘图库的方法完成这项工作
• 对数据进行采样，然后给他们返回给驱动程序进行绘图

hists = fraud_df.select('balance').rdd.flatMap(
lambda row: row).histogram(20)

# 绘制直方图，可以使用matplotlib
data = {
    'bins' : hists[0][:-1],
    'freq' : hists[1]
}
plt.bar(data['bins'], data['freq'], width=2000,color='blue')
plt.title('Histogram of \'balance\'')

Text(0.5,1,"Histogram of 'balance'")

data_driver = {
    'obs' : fraud_df.select('balance').rdd.flatMap(
    lambda row: row
    ).collect()
}
plt.hist(data_driver['obs'],bins=20)
plt.title('Histogram of \'balance\'using .hist()')

Text(0.5,1,"Histogram of 'balance'using .hist()")

特征之间的交互

散点图能够一次可视化多达三个变量间的交互