
缺失数据处理-插值法
在数据挖掘中,原始海量的数据中存在着大量不完整、不一致、有异常、偏离点的数据。这些问题数据轻则影响数据挖掘执行效率,重则影响执行结果。因此数据预处理工作必不可少,而其中常见工作的就是数据集的缺失值处理。
数据缺失值处理可分两类。一类是删除缺失数据,一类是进行数据插补。前者比较简单粗暴,但是这种方法最大的局限就是它是以减少历史数据来换取数据的完备,会造成资源的大量浪费,尤其在数据集本身就少的情况下,删除记录可能会直接影响分析结果的客观性和准确性
本文介绍数据常用的插补方法。对拉格朗日插值法和滑动平均窗口法进行重点介绍和实现。
介绍
常用的插值方法如下:
这里只对插值法和窗口滑动平均进行介绍。
滑动平均窗口法
概念:
一个列表a 中的第 i 个位置数据为缺失数据,则取前后 window 个数据的平均值,作为插补数据。
示例:
a = [3,4,5,6,None,4,5,2,5] 、 window = 3
则 None位置的数据为:(4+5+6+4+5+2)/6 = 2.67
拉格朗日插值法
概念
根据数学概念可知,对于平面上已知的n个点(无两点在一条直线上)可以找到一个n-1次的多项式,使此多项式通过这n个点。
因此我们需先求得多项式函数L(x),然后将缺失值对应的点x带入插值多项式得到缺失值的近似值L(x)。多项式函数L(x)的求法如下:
实现
代码
# coding:utf-8
# 拉格朗日插值代码
import pandas as pd # 导入数据分析库Pandas
from scipy.interpolate import lagrange # 导入拉格朗日插值函数
# 构建原始数据
data = pd.DataFrame([
["2015/3/1", 59],
["2015/2/28", 2618.2],
["2015/2/27", 2608.4],
["2015/2/26", 2651.9],
["2015/2/25", 3442.1],
["2015/2/24", 3393.1],
["2015/2/23", 3136.6],
["2015/2/22", 3744.1],
["2015/2/21", ],
["2015/2/20", 4060.3],
["2015/2/19", 3614.7],
["2015/2/18", 3295.5],
["2015/2/16", 2332.1],
["2015/2/15", 2699.3],
["2015/2/14", ],
["2015/2/13", 3036.8],
["2015/2/12", 1865],
["2015/2/11", 3014.3],
["2015/2/10", 2742.8],
["2015/2/9", 2173.5],
["2015/2/8", 3161.8],
["2015/2/7", 3023.8],
["2015/2/6", 2998.1],
], columns=[u'日期', u'销量'])
# 设置异常值,把销量大于5000和销量小于400的异常值替换为None
data[u'销量'][(data[u'销量'] < 400) | (data[u'销量'] > 5000)] = None
# 把要处理的数据取出来,pandas中dataframe格式单独取出一列就是series数据格式
tmp_data_1 = data[u'销量'].copy()
tmp_data_2 = data[u'销量'].copy()
def ployinterp_column(series, pos, window=5):
"""
:param series: 列向量
:param pos: 被插值的位置
:param window: 为取前后的数据个数
:return:
"""
y = series[list(range(pos - window, pos)) + list(range(pos + 1, pos + 1 + window))] # 取数
y = y[y.notnull()] # 剔除空值
return lagrange(y.index, list(y))(pos) # 插值并返回插值结果
def sma_mothod(series, pos, window=5):
"""
:param series: 列向量
:param pos: 被插值的位置
:param window: 为取前后的数据个数
:return:
"""
y = series[list(range(pos - window, pos)) + list(range(pos + 1, pos + 1 + window))] # 取数
y = y[y.notnull()]
return reduce(lambda a, b: a + b, y) / len(y)
for j in range(len(tmp_data_1)):
if (tmp_data_1.isnull())[j]: # 如果为空即插值。
tmp_data_1[j] = ployinterp_column(tmp_data_1, j)
print j, data.loc[j, u'日期'], tmp_data_1[j]
print
for j in range(len(tmp_data_2)):
if (tmp_data_2.isnull())[j]: # 如果为空即插值。
tmp_data_2[j] = sma_mothod(tmp_data_2, j)
print j, data.loc[j, u'日期'], tmp_data_2[j]
输出
0 2015/3/1 -291.4
8 2015/2/21 4275.25476248
14 2015/2/14 3680.66999227
0 2015/3/1 2942.74
8 2015/2/21 3236.97
14 2015/2/14 2883.43
分析
对比之下,滑动窗口方法的输出都还比较合理。但显而易见的是拉格朗日插值对0位置的数据处理的很不好,插值为
-291.4。拟合点的数据格式为(x,y),具体数据:(1, 2618.2), (2, 2608.4),(3, 2651.9),(4,
3442.1), (5, 3393.1)。我们把拉格朗日多项式打印出来:
L(x) = -94.97 x^4 + 1065 x^3 - 3991 x^2 + 5930 x^1 - 291.4
把 x= 0 带入得到 L(x),就得到了 -291.4。这里x=0就是L(x)的截距。直观感觉就不太合理,猜测就是拉格朗日插值法对边缘数据敏感(即插值需要左右两边数据提供信息,在缺失左边数据信息情况下,得到的结果就不太合理),日后求证!
数据分析咨询请扫描二维码
若不方便扫码,搜微信号:CDAshujufenxi
Excel 导入数据含缺失值?详解 dropna 函数的功能与实战应用 在用 Python(如 pandas 库)处理 Excel 数据时,“缺失值” 是高频 ...
2025-09-16深入解析卡方检验与 t 检验:差异、适用场景与实践应用 在数据分析与统计学领域,假设检验是验证研究假设、判断数据差异是否 “ ...
2025-09-16CDA 数据分析师:掌控表格结构数据全功能周期的专业操盘手 表格结构数据(以 “行 - 列” 存储的结构化数据,如 Excel 表、数据 ...
2025-09-16MySQL 执行计划中 rows 数量的准确性解析:原理、影响因素与优化 在 MySQL SQL 调优中,EXPLAIN执行计划是核心工具,而其中的row ...
2025-09-15解析 Python 中 Response 对象的 text 与 content:区别、场景与实践指南 在 Python 进行 HTTP 网络请求开发时(如使用requests ...
2025-09-15CDA 数据分析师:激活表格结构数据价值的核心操盘手 表格结构数据(如 Excel 表格、数据库表)是企业最基础、最核心的数据形态 ...
2025-09-15Python HTTP 请求工具对比:urllib.request 与 requests 的核心差异与选择指南 在 Python 处理 HTTP 请求(如接口调用、数据爬取 ...
2025-09-12解决 pd.read_csv 读取长浮点数据的科学计数法问题 为帮助 Python 数据从业者解决pd.read_csv读取长浮点数据时的科学计数法问题 ...
2025-09-12CDA 数据分析师:业务数据分析步骤的落地者与价值优化者 业务数据分析是企业解决日常运营问题、提升执行效率的核心手段,其价值 ...
2025-09-12用 SQL 验证业务逻辑:从规则拆解到数据把关的实战指南 在业务系统落地过程中,“业务逻辑” 是连接 “需求设计” 与 “用户体验 ...
2025-09-11塔吉特百货孕妇营销案例:数据驱动下的精准零售革命与启示 在零售行业 “流量红利见顶” 的当下,精准营销成为企业突围的核心方 ...
2025-09-11CDA 数据分析师与战略 / 业务数据分析:概念辨析与协同价值 在数据驱动决策的体系中,“战略数据分析”“业务数据分析” 是企业 ...
2025-09-11Excel 数据聚类分析:从操作实践到业务价值挖掘 在数据分析场景中,聚类分析作为 “无监督分组” 的核心工具,能从杂乱数据中挖 ...
2025-09-10统计模型的核心目的:从数据解读到决策支撑的价值导向 统计模型作为数据分析的核心工具,并非简单的 “公式堆砌”,而是围绕特定 ...
2025-09-10CDA 数据分析师:商业数据分析实践的落地者与价值创造者 商业数据分析的价值,最终要在 “实践” 中体现 —— 脱离业务场景的分 ...
2025-09-10机器学习解决实际问题的核心关键:从业务到落地的全流程解析 在人工智能技术落地的浪潮中,机器学习作为核心工具,已广泛应用于 ...
2025-09-09SPSS 编码状态区域中 Unicode 的功能与价值解析 在 SPSS(Statistical Product and Service Solutions,统计产品与服务解决方案 ...
2025-09-09CDA 数据分析师:驾驭商业数据分析流程的核心力量 在商业决策从 “经验驱动” 向 “数据驱动” 转型的过程中,商业数据分析总体 ...
2025-09-09R 语言:数据科学与科研领域的核心工具及优势解析 一、引言 在数据驱动决策的时代,无论是科研人员验证实验假设(如前文中的 T ...
2025-09-08T 检验在假设检验中的应用与实践 一、引言 在科研数据分析、医学实验验证、经济指标对比等领域,常常需要判断 “样本间的差异是 ...
2025-09-08