Python代写商品数据预处理与K-Means聚类可视化分析

数据提取

在我之前的文章Scrapy自动爬取商品数据爬虫里实现了爬虫爬取商品网站搜索关键词为python的书籍商品，爬取到了60多页网页的1260本python书籍商品的书名，价格，评论数和商品链接，并将所有商品数据存储到本地的.json文件中。数据存储格式如下：

爬虫爬取到的商品数据

接下来对爬取到的商品数据作预处理及可视化分析，使用工具为Anaconda的Jupyter notebook和python3.6环境。首先用python将爬取到的数据输出为.csv文件，方便观察和保存再利用。观察第1260个数据可以发现价格格式为“￥46.60”，评论数格式为“301条评论”，都为字符串格式，要先分别转换为数字格式“46.60”和“301”以方便处理。

import jsonimport csvimport numpy as npyimport pandas as pda#读取.json文件dic=[]f = open("D:/python/.../getdata.json", 'r',encoding='utf-8')#这里为.json文件路径for line in f.readlines(): dic.append(json.loads(line))#对爬取到的数据作处理，将价格和评论数由字符串处理为数字 tmp=''name,price,comnum,link=[]for i in range(0,1260): dic[i]['price']=tmp + dic[i]['price'][1:] dic[i]['comnum']=dic[i]['comnum'][:-3]+tmp price.append(float(dic[i]['price'])) comnum.append(int(dic[i]['comnum'])) name.append(dic[i]['name']) link.append(dic[i]['link'])data = numpy.array([name,price,comnum,link]).Tprint (data)

这里将爬取的数据都作处理后，转换为python科学计算库的numpy.array格式,data输出结果如下：

print(data)

然后将data存储为.csv文件

#要存储.csv文件的路径csvFile = open('D:/python/.../csvFile.csv','w') writer = csv.writer(csvFile)writer.writerow(['name', 'price', 'comnum','link'])for i in range(0,1260): writer.writerow(data[i])csvFile.close()

现在可以打开该路径下的.csv文件，已存储为如下格式：

.csv文件

当然可以在Scrapy爬虫项目中修改pipelines.py文件，爬取到数据后直接输出为.csv文件保存至本地，以相同方式改动添加上面的代码即可，这里因为爬取到的数据并不直接可用，为方便分析处理先输出到了.json文件。

数据预处理

缺失值处理

首先用数据分析处理库pandas读取.csv文件中的数据，存储为数据框格式。可以发现该数据中有许多书的评论数为0，所以首先要做数据清洗，找到这些缺失值，这也是数据分析过程中很重要的一环。在数据分析过程中，对这些缺失数据有两种处理方式，可以用评论数的均值来填补，也可以直接删除缺失数据，针对相应情况选择处理方式。

#读取.csv文件数据data = pda.read_csv("D:/python/.../csvFile.csv")#发现缺失值，将评论数为0的值转为Nonedata["comnum"][(data["comnum"]==0)]=None#均值填充处理#data.fillna(value=data["comnum"].mean(),inplace=True)#删除处理,data1为缺失值处理后的数据data1=data.dropna(axis=0,subset=["comnum"])

缺失数据过多，这里采取删除处理方式。

异常值处理

在做异常值处理时首先要找到异常值，先画数据的散点图观察一下数据分布情况，这里用python的数据可视化库Matplotlib作图。

import matplotlib.pyplot as plt#画散点图（横轴：价格，纵轴：评论数）#设置图框大小fig = plt.figure(figsize=(10,6))plt.plot(data1['price'],data1['comnum'],"o")#展示x，y轴标签plt.xlabel('price')plt.ylabel('comnum')plt.show()

价格-评论数散点图

可以看到有部分数据评论数过高，或许为热销商品或者存在刷评论，还有一部分数据价格过高，甚至高达700，而一般书籍价格不会高过￥150。对于这些异常值我们在作数据分析时一般不会考虑，删除或者改动这些异常值即可。再看看数据的箱型图观察分布情况：

fig = plt.figure(figsize=(10,6))#初始化两个子图，分布为一行两列ax1 = fig.add_subplot(1,2,1)ax2 = fig.add_subplot(1,2,2)#绘制箱型图ax1.boxplot(data1['price'].values)ax1.set_xlabel('price')ax2.boxplot(data1['comnum'].values)ax2.set_xlabel('comnum')#设置x，y轴取值范围ax1.set_ylim(0,150)ax2.set_ylim(0,1000)plt.show()

箱型图

价格的箱型图中黄线表示中位数，大概为￥50，箱型图上下分别为上四分位和下四分位，分别为￥40到￥70，上下界分别为￥110和￥0，最上方的圆点都是离群点。可以看到评论数中位数分布点较低。离群点的数值明显偏离其余观测值，会对分析结果产生不良影响，所以我们将价格￥120以上，评论数700以上的离群点删除，不作考虑，代码如下：

#删除价格￥120以上，评论数700以上的数据data2=data[data['price']<120]data3=data2[data2['comnum']<700]#data3为异常值处理后的数据fig = plt.figure(figsize=(10,6))plt.plot(data3['price'],data3['comnum'],"o")plt.xlabel('price')plt.ylabel('comnum')plt.show()

处理后数据剩余约500个，新数据分布如下图：

价格-评论数散点图

数据可视化分析

直方图可视化分析

最后可以对数据做可视化分析了，可以对价格及评论数做直方图，分析数据分布情况。

#求最值pricemax=da2[1].max()pricemin=da2[1].min()commentmax=da2[2].max()commentmin=da2[2].min()##计算极差pricerg=pricemax-pricemincommentrg=commentmax-commentmin#组距=极差/组数pricedst=pricerg/13commentdst=commentrg/13fig = plt.figure(figsize=(12,5))ax1 = fig.add_subplot(1,2,1)ax2 = fig.add_subplot(1,2,2)#绘制价格直方图#numpy.arrange(最小,最大,组距)pricesty=numpy.arange(pricemin,pricemax,pricedst)ax1.hist(da2[1],pricesty,rwidth=0.8)ax1.set_title('price')#绘制评论数直方图commentsty=numpy.arange(commentmin,commentmax,commentdst)ax2.hist(da2[2],commentsty,rwidth=0.8)ax2.set_title('comnum')plt.show()

直方图

从直方图中可以观察到：1、书的价格大致呈正态分布，￥40左右的书籍比较多，说明python书籍基本定价在￥40左右2、评论数在50条以下的书籍商品最多（200多本），随着评论数递增，商品数量逐渐减少，说明大部分商品销量一般，销量较好的书就是那几本经典作品。

K-Means聚类可视化分析

最后对数据作聚类分析，这里采用了机器学习算法——K-Means聚类算法，K-Means聚类算法是机器学习中的一个无监督学习算法，简单，快速，适合常规数据集，具体的算法执行步骤如下：1、初始化聚类中心2、计算样本点到各个聚类中心的距离，选择距离小的，进行聚类3、计算新的聚类中心，改变新的聚类中心4、重复2-3步，直到聚类中心不发生改变通过调用Python的机器学习库sklearn，可利用此算法实现对商品的分类：

#转换数据格式tmp=numpy.array([data3['price'],data3['comnum']]).T#调用python关于机器学习sklearn库中的KMeansfrom sklearn.cluster import KMeans#设置分为3类，并训练数据kms=KMeans(n_clusters=3)y=kms.fit_predict(tmp)#将分类结果以散点图形式展示fig = plt.figure(figsize=(10,6))plt.xlabel('price')plt.ylabel('comnum')for i in range(0,len(y)): if(y[i]==0): plt.plot(tmp[i,0],tmp[i,1],"*r") elif(y[i]==1): plt.plot(tmp[i,0],tmp[i,1],"sy") elif(y[i]==2): plt.plot(tmp[i,0],tmp[i,1],"pb")plt.show()

聚类分布图

从聚类结果中可以看到，K-Means聚类算法将评论数100以下的分为了一类，评论数大致从100到350的分为一类，评论数大致在350以上的分为了一类，基本按照书籍是否畅销分成了三类，从图中可明显看出聚类效果。

总结

本文总结了拿到一份初始的爬虫数据后，从数据提取成文件，到数据缺失值和异常值处理，再到商品的直方图分布和K-Means聚类可视化分析的全部过程。以上过程就是利用python进行简单的数据分析的大致过程，读者在拿到一份数据后，也可参考本文代码按照此过程自己进行数据分析，自己玩转数据啦。

Python代写商品数据预处理与K-Means聚类可视化分析

数据提取

爬虫爬取到的商品数据

数据预处理

缺失值处理

异常值处理

价格-评论数散点图

箱型图

数据可视化分析

直方图可视化分析

直方图

K-Means聚类可视化分析

聚类分布图

总结

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