【机器学习案列-05】基于随机森林和xgboost的二手车价格回归预测

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一、项目分析

1.1 项目任务

kaggle二手车价格回归预测项目，目的根据各种属性预测二手车的价格。

1.2 评估准则
评估的标准是均方根误差：
1.3 数据介绍
数据连接https://www.kaggle.com/competitions/playground-series-s4e9/data?select=train.csv

其中：

• id：唯一标识符（或编号）
• brand：品牌
• model：型号
• model_year：车型年份
• mileage（注意这里可能是拼写错误，应该是mileage而不是milage）：里程数
• fuel_type：燃油类型
• engine：发动机
• transmission：变速器
• ext_col：车身颜色（外部）
• int_col：内饰颜色（内部）
• accident：事故记录
• clean_title：清洁标题（通常指车辆是否有清晰的产权记录，无抵押、无重大事故等）
• price：价格

二、读取数据

2.1 导入相应的库

import numpy as np
import pandas as pd
import matplotlib.pyplot as plt
import seaborn as sns
from sklearn.model_selection import train_test_split
from sklearn.tree import DecisionTreeRegressor
from sklearn.metrics import mean_squared_error
from sklearn.ensemble import RandomForestRegressor
from sklearn.model_selection import train_test_split, GridSearchCV
import xgboost as xgb

2.2 读取数据

file_path = '/kaggle/input/playground-series-s4e9/train.csv'
df = pd.read_csv(file_path)

df.head()
df.shape()

三、Exploratory Data Analysis（EDA）

3.1 车型年份与价格的关系

plt.figure(figsize=(10, 6))
sns.scatterplot(x='model_year', y='price', data=df)
plt.title('Model Year vs Price')
plt.xlabel('Model Year')
plt.ylabel('Price')
plt.show()

3.2 滞留量与价格的关系

plt.figure(figsize=(10, 6))
sns.scatterplot(x='milage', y='price', data=df)
plt.title('Milage vs Price')
plt.xlabel('Milage')
plt.ylabel('Price')
plt.show()

3.3 热图检查数值特征之间的关系

num_df = df.select_dtypes(include=['float64', 'int64'])
plt.figure(figsize=(12, 8))
corr_matrix = num_df.corr()
sns.heatmap(corr_matrix, annot=True, fmt=".2f", cmap="coolwarm", linewidths=0.5, annot_kws={"size": 10})
plt.title('Correlation Matrix', fontsize=16)
plt.xticks(rotation=45, ha='right')
plt.yticks(rotation=0)
plt.tight_layout()
plt.show()

3.4 按品牌统计图表

plt.figure(figsize=(12, 6))
sns.countplot(data=df, x='brand', order=df['brand'].value_counts().index)
plt.title('Count of Cars by Brand', fontsize=16)
plt.xticks(rotation=45)
plt.tight_layout()
plt.show()

3.5 箱线图

plt.figure(figsize=(12, 6))
sns.boxplot(data=df, x='fuel_type', y='milage')
plt.title('Mileage by Fuel Type', fontsize=16)
plt.xticks(rotation=45)
plt.tight_layout()
plt.show()

1.6 各品牌平均里程数

plt.figure(figsize=(12, 6))
sns.barplot(data=df, x='brand', y='milage', estimator=np.mean, ci=None)
plt.title('Average Mileage by Brand', fontsize=16)
plt.xticks(rotation=45)
plt.tight_layout()
plt.show()

四、 数据预测处理

4.1 检查每个特征是否具有不同的值

for i in df.columns:
    if df[i].nunique()<2:
        print(f'{i} has only one unique value. ')

clean_title has only one unique value.

“Clean ”功能只有一个唯一值，所以我们可以将其删除。

df.drop(['id','clean_title'],axis=1,inplace=True)
df.shape

(188533, 11)

4.2 缺失值处理

df.isnull().sum().sum()

7535

df.dropna(inplace=True)
df.isnull().sum().sum()

0

没有缺失的值，所以我们可以继续了。

4.3
使用一热编码将分类变量转换为数值格式

df = pd.get_dummies(df, columns=['brand', 'model', 'fuel_type', 'transmission', 'ext_col', 'int_col', 'accident','engine' ], drop_first=True)

五、数据预测

5.1 数据样本和标签分离

X = df.drop('price', axis=1)
y = df['price']

5.2 切分数据集

X_train, X_test, y_train, y_test = train_test_split(X, y, test_size=0.2, random_state=42)

5.3 模型训练和评估
5.3.1 Xgboost回归模型

xgb_model = xgb.XGBRegressor(
    n_estimators=100,      
    max_depth=5,           
    learning_rate=0.1,     
    subsample=0.8,        
    random_state=42        
)

xgb_model.fit(X_train, y_train)

y_pred_xgb = xgb_model.predict(X_test)

rmse_xgb = np.sqrt(mean_squared_error(y_test, y_pred_xgb))
print(f'XGBoost Root Mean Squared Error: {rmse_xgb}')

XGBoost Root Mean Squared Error: 67003.09126576487

5.3.2 Random Forest回归模型

rf_model = RandomForestRegressor(
    n_estimators=100,     
    max_depth=10,         
    min_samples_split=2,
    min_samples_leaf=1,    
    random_state=42      
)

rf_model.fit(X_train, y_train)

y_pred_rf = rf_model.predict(X_test)

rmse_rf = np.sqrt(mean_squared_error(y_test, y_pred_rf))
print(f'Random Forest Root Mean Squared Error: {rmse_rf}')

Random Forest Root Mean Squared Error: 68418.85393408517

参考文献：
1 https://www.kaggle.com/code/muhammaadmuzammil008/eda-random-forest-xgboost