Python 数据分析概述 ①

一文读懂Python数据分析：从基础到实践全攻略

在当今数字化浪潮中，数据分析已然成为解锁海量数据价值的关键钥匙，而Python凭借其独特优势，在数据分析领域大放异彩。今天，咱们就结合教学PPT内容，深入探索Python数据分析的奇妙世界，无论是新手小白还是想要温故知新的同学，都能收获满满！

一、揭开数据分析的神秘面纱

（一）数据分析是什么

简单来说，数据分析就是用合适的方法处理收集到的大量数据，从中提取有用信息、得出结论，并进行概括总结。广义的数据分析包含狭义数据分析和数据挖掘，狭义数据分析则是运用对比分析、分组分析等方法处理数据，得到特征统计量结果。比如说，电商平台分析用户购买数据，就能知道哪些商品更受欢迎。

（二）数据分析的流程

需求分析：这是关键的第一步，就像盖房子要先明确需求一样。在数据分析里，要根据业务部门的需要，结合现有数据情况，确定分析方向和内容，和需求方达成一致。比如，一家餐饮企业想提高营业额，需求分析可能就是研究顾客消费习惯、菜品受欢迎程度等。
数据获取：有了方向，就得找数据。数据来源主要有网络数据和本地数据，本地数据还分历史数据和实时数据。以预测天气为例，历史气象数据和实时监测数据都很重要，根据需求选择合适的数据获取方式。
数据预处理：收集来的数据往往有各种问题，数据预处理就负责“打扫卫生”。它包括合并数据、清洗掉重复和错误数据、标准化数据消除量纲差异，以及进行数据变换满足分析建模要求，这些步骤相互交叉。
分析与建模：这一步要用到各种分析方法和模型算法，挖掘数据价值。如果想分析客户行为模式，可以用描述型数据分析方法和聚类模型等；要是预测股票价格，回归预测模型就派上用场了。
模型评价与优化：建立好模型后，得评估它的性能。不同模型有不同的评价指标，像聚类模型用ARI评价法等，分类模型用准确率等指标。如果模型在实际应用中表现不理想，就要进行优化。
部署：把分析结果应用到实际生产系统中，可能是一份整改措施报告，也可能是部署模型的解决方案，通常由需求方执行。

（三）数据分析的应用场景

客户分析：通过分析客户基本信息和行为，界定目标客户，制定营销策略，提高销售效率，还能进行客户忠诚度等分析，实现客户细分。
营销分析：涵盖产品、价格、渠道、广告促销分析。比如通过竞争产品分析制定产品策略，根据成本和市场情况制定价格。
社交媒体分析：基于社交媒体用户数据，进行用户画像、兴趣爱好分析，还能预测用户行为，为舆情监督提供资料。
网络安全：利用数据分析建立攻击识别模型，监测网络活动，提前防范网络攻击，改变传统防御的被动局面。
设备管理：借助物联网收集设备数据，建立管理模型，预测设备故障，安排预防性维护，保障设备正常运行。
交通物流分析：通过业务和定位系统数据，预测路况、物流状况，优化库存管理策略。
欺诈行为检测：金融机构等利用用户信息识别潜在欺诈交易，像分析非法集资和洗钱行为特征。

二、Python：数据分析的得力助手

（一）Python的优势

Python语法简单，容易上手，对初学者很友好。它有大量功能强大的库，能独立构建数据应用程序。而且它还是胶水语言，可以和其他语言组件轻松连接，研究和生产都适用，能降低企业成本。

（二）Python数据分析常用类库

NumPy：是科学计算基础包，提供高效多维数组对象，能进行数组计算、线性代数运算等，还能集成其他语言代码，在算法间传递数据效率高。
SciPy：基于Python的开源代码，包含多个解决科学计算问题的模块，像数值积分、优化等，和其他核心包配合使用效果更佳。
pandas：是数据分析核心库，对时间序列分析支持好，兼具数组计算和数据处理功能，索引功能强大，是处理结构化数据的利器。
Matplotlib：流行的数据绘图库，操作简单，几行代码就能生成多种图表，和IPython结合可实现交互式绘图。
seaborn：基于Matplotlib，提供交互式界面，能制作精美的统计图表，是Matplotlib的有力补充，和其他数据结构及统计模型兼容性好。
pyecharts：结合Python和Echarts，能展示动态交互图，支持多种Notebook环境和Web框架，图表类型丰富。
scikit-learn：数据挖掘和分析工具，基于多个基础库，封装常用算法，在数据量不大时能解决多数问题，方便调用。

三、搭建Python数据分析环境：Anaconda安装教程

（一）Anaconda是什么

Anaconda是Python的发行版，预装了150多个常用Packages，包含各种数据分析库，能让我们专注于数据分析，不用被环境配置问题困扰，对初学者尤其是Windows系统用户很友好。它开源免费，部分功能收费但学术用途可申请免费License，支持多平台和多Python版本。

（二）安装步骤

Windows系统安装：下载安装包后，一路点击“Next”，同意协议，选择安装类型（推荐“All Users”）和安装路径，勾选添加到系统路径和指定Python版本选项，最后点击“Finish”完成安装。
Linux系统安装：在终端切换到安装包所在路径，执行安装命令“bash Anaconda3 - 2020.11 - Linux - x86_64.sh”，阅读并同意协议，设置安装路径（默认在用户home目录下），安装结束时选择添加环境变量，安装完成后检查环境变量配置。

四、Jupyter Notebook：数据分析的高效工具

（一）Jupyter Notebook简介

Jupyter Notebook是交互式笔记本，支持40多种编程语言，能整合代码、文字、图表、公式和结论，方便重现分析过程和分享结果。

（二）常用功能

启动与新建Notebook：安装好相关软件后，在命令行输入“jupyter notebook”启动，在浏览器界面点击“New”下拉按钮，选择“Python 3”新建Notebook进入编辑界面。
界面构成与操作：Notebook文档由代码单元和Markdown单元组成。代码单元用于编写运行代码，按“Shift + Enter”组合键运行，结果显示在下方；Markdown单元用Markdown语法编辑文本，同样按“Shift + Enter”组合键显示格式化文本。它还有编辑和命令两种模式，通过“Enter”和“Esc”键切换，在命令模式下可用快捷键操作，比如“Y”切换到代码单元，“M”切换到Markdown单元。
高级功能：Markdown支持多种文本格式设置，如标题（用“#”表示不同级别）、列表（无序列表用星号等，有序列表用数字加“.”）、字体（加粗和斜体用星号或下划线标记）、表格（用“|”分隔列）和数学公式编辑（用“ $” 或 “$ $”包裹公式）。Notebook还能导出为HTML、PDF等多种格式，在“File”→“Download as”菜单中选择相应命令即可。

Python数据分析的世界丰富多彩，今天介绍的只是冰山一角。希望大家通过这篇文章，对Python数据分析有更清晰的认识，赶紧动手实践起来，探索更多数据背后的奥秘！要是学习过程中有疑问，欢迎留言交流。