机器学习数据探索中的画图汇总-变量相关性-异常值-数据分布散点图-直方图-KDE核密度曲线-QQ图-小提琴图-相关系数热力图-箱型图

双变量的相关性图

  • 双变量的散点图
    连续型+连续型
    两个变量是否线性相关 or 其他非线性关系。
    plt.scatter()

  • 小提琴图
    类别型+连续性
    结合箱型图+密度图
    双变量分析,横轴是不同类别,纵轴是连续变量的分布情况。
    sns.violinplot()【import seaborn as sns】

所有变量的相关性分析图

  • 热力图
    先算出所有变量的相关系数矩阵,根据这个矩阵画出热力图。
    sns.heatmap(corr_matrix)

异常值分析的图

  • 箱型图
    plt.boxplot(dataframe, labels=dataframe.columns)
    sns.boxplot()
  • 异常值分析倒是也可以用散点图直接看出来。

查看连续性变量分布的图

作用:

  1. 训练集和测试集的分布是否一致?
  2. 变量是否是正太分布的?
  • 直方图
    plt.hist()
  • kde核密度估计图
    可以看作直方图的加窗平滑。
    sns.kdeplot():只有kde曲线
    sns.distplot():kde曲线+直方图
  • QQ图
    用来看数据是否符合一个分布,符合的话,QQ图的点应该都在直线上。
    scipy.stats.probplot()

查看离散变量分布的图

频率分布图

线性回归关系图

主要用于分析变量之间的线性回归关系。一般是看 所有特征变量 和 target 之间是否有线性关系。
sns.regplot()

下面是一些图举例

散点图,双连续变量,线性关系分析。
在这里插入图片描述
小提琴图,连续+离散变量 分析。
在这里插入图片描述
箱型图的异常值分析。
在这里插入图片描述
散点图也可以做异常值分析。
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

kde + 直方图(左),QQ图(右)
在这里插入图片描述
分析每一个特征变量是不是正太分布。
在这里插入图片描述
用kde图分析 训练集、测试集 的分布是否一致。
在这里插入图片描述

线性回归关系图
在这里插入图片描述
热力图 分析 所有特征变量之间 以及 所有特征变量和 target 的相关性。
在这里插入图片描述
查看做Box-Cox变换前后的分布情况。
在这里插入图片描述

<think>嗯,用户问的是如何在数据分析中实现多变量相关性分析,使用Python、R或其他工具。首先,我需要回忆一下多变量相关性分析的基本概念和相关工具。根据提供的引用,特别是引用[1]和[2],提到Python中的相关性分析可以通过计算相关系数来实现,比如皮尔逊相关系数。还有引用[4]中的例子用了pandas的corr方法。用户可能已经了解了一些基础,但需要具体的方法和工具步骤。 首先,应该明确多变量相关性分析的目的,通常是找出多个变量之间的关联程度,可能用于特征选择、数据探索等。然后,常用的方法包括相关系数矩阵、力图散点图矩阵,以及更高级的方法如偏相关分析、聚类分析等。 接下来,需要分步骤讲解如何用Python实现。Python中的pandas库非常方便,可以用df.corr()生成相关系数矩阵,然后用seaborn的力图可视化。此外,引用[2]提到了皮尔逊相关系数、欧氏距离和余弦相似度,可能需要进一步说明这些方法的应用场景。比如,皮尔逊适用于线性关系,而斯皮尔曼适用于单调关系。 然后,用户可能还想知道R语言中的方法,毕竟R在统计分析方面也很强大。比如使用cor()函数,psych包中的pairs.panels函数,或者GGally的ggpairs函数。这些工具能生成更复杂的表,帮助用户全面了解变量间的关系。 另外,用户的问题可能涉及分类变量的分析,这时候可能需要卡方检验、Cramer's V等方法。引用[3]提到SPSS处理多变量相关性,但用户希望用Python或R,所以需要提供相应的解决方案,比如使用pandas的crosstab和scipy的chi2_contingency。 还要注意工具选择的建议,比如Python适合整合到数据流程中,R在统计可视化方面更专业。可能还需要提到注意事项,比如相关性与因果关系的区别,以及如何处理缺失值等问题。 最后,根据用户提供的引用,特别是引用[1]和[2],需要确保在回答中正确引用这些资料,比如在提到皮尔逊相关系数时引用[2],在讨论相关性分析的重要性时引用[1]。同时,生成的相关问题需要涵盖用户可能进一步询问的方向,比如不同相关系数的区别、分类变量的处理、可视化方法等。</think>### 分步解答:多变量相关性分析方法与工具实现 #### 一、多变量相关性分析的核心方法 1. **相关系数矩阵** - 计算所有变量两两之间的相关系数(如皮尔逊、斯皮尔曼、肯德尔系数),生成矩阵表格。 - **适用场景**:初步探索连续变量间的线性或单调关系[^1][^2]。 2. **力图可视化** - 通过颜色深浅直观展示相关系数大小,例如使用 `seaborn.heatmap` 或 `corrplot` 包[^4]。 3. **散点图矩阵(Pairs Plot)** - 展示变量间的分布关系和趋势,如 `seaborn.pairplot` 或 R 的 `GGally::ggpairs`。 4. **偏相关分析** - 控制其他变量影响后,分析两变量间的独立关联,需借助 `pingouin` 库或 R 的 `ppcor` 包。 5. **分类变量分析** - 使用卡方检验、Cramer's V 系数分析分类变量关联性,Python 中可通过 `scipy.stats.chi2_contingency` 实现[^3]。 --- #### 二、Python 实现步骤(以 `pandas` 和 `seaborn` 为例) ```python import pandas as pd import seaborn as sns import matplotlib.pyplot as plt # 1. 加载数据 df = pd.read_csv("data.csv") # 2. 计算相关系数矩阵(默认皮尔逊) corr_matrix = df.corr(method='pearson') # 可选'spearman'或'kendall' # 3. 力图绘制 plt.figure(figsize=(12,8)) sns.heatmap(corr_matrix, annot=True, cmap='coolwarm', vmin=-1, vmax=1) plt.title("多变量相关性力图") plt.show() # 4. 散点图矩阵 sns.pairplot(df, diag_kind='kde') # 对角线显示核密度估计 ``` --- #### 三、R 语言实现(以 `corrplot` 和 `psych` 包为例) ```r # 安装包(若未安装) install.packages("corrplot") install.packages("psych") # 1. 计算相关系数矩阵 cor_matrix <- cor(mtcars, method = "pearson") # 2. 力图可视化 library(corrplot) corrplot(cor_matrix, method = "color", type = "upper") # 3. 散点图矩阵与分布 library(psych) pairs.panels(mtcars, method = "pearson") ``` --- #### 四、工具对比与选择建议 | 工具 | 优势 | 典型场景 | |--------|-----------------------------|-------------------------| | Python | 整合性强,适合全流程分析 | 数据预处理、机器学习整合 | | R | 统计方法丰富,可视化专业 | 学术研究、复杂统计分析[^3] | --- #### 五、注意事项 1. **数据预处理**:需处理缺失值(如填充或删除)和异常值。 2. **非线性关系**:皮尔逊系数仅反映线性相关性,非线性关系需用互信息或最大信息系数(MIC)。 3. **分类变量处理**:需对分类变量编码(如独编码)后再分析。 --- ### 相关问题 1. **如何选择皮尔逊、斯皮尔曼和肯德尔相关系数?** (提示:依据数据分布和关系类型) 2. **如何处理多变量分析中的高维度问题?** (提示:PCA降维、正则化方法) 3. **如何用相关性分析优化特征选择?** (提示:过滤法、包裹法、嵌入法) 4. **相关性分析在推荐系统中的应用是什么?** (参考:用户-物品评分矩阵的相似度计算[^2])
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