當(dāng)今常用的數(shù)據(jù)挖掘建模工具包括SAS Enterprise Miner、IBM SPSS Modeler、SQL Server(Analysis Server)、Python、WEKA、KNIME、RapidMiner和TipDM。其中Python作為目前最炙手可熱的編程語言，將C++斬于馬下，躍居世界編程語言排行榜第三名。數(shù)據(jù)挖掘工程師如果連Python數(shù)據(jù)挖掘的工具及使用都不清楚的話，那就真的Out了！

Python（Matrix Laboratory，矩陣實驗室）是美國Mathworks公司開發(fā)的應(yīng)用軟件，具備強(qiáng)大的科學(xué)及工程計算能力，它不但具有以矩陣計算為基礎(chǔ)的強(qiáng)大數(shù)學(xué)計算能力和分析功能，而且還具有豐富的可視化圖形表現(xiàn)功能和方便的程序設(shè)計能力。python并不提供一個專門的數(shù)據(jù)挖掘環(huán)境，但它提供非常多的相關(guān)算法的實現(xiàn)函數(shù)，是學(xué)習(xí)和開發(fā)數(shù)據(jù)挖掘算法的很好選擇。

今天我們就來講述一下Python大數(shù)據(jù)挖掘分析的工具：

一、Numpy工具

Python并沒有提供數(shù)組功能。雖然列表可以完成基本的數(shù)組功能，但它不是真正的數(shù)組，而且在數(shù)據(jù)量較大時，使用列表的速度就會慢得讓人難以接受。為此，Numpy提供了真正的數(shù)組功能，以及對數(shù)據(jù)進(jìn)行快速處理的函數(shù)。Numpy還是很多更高級的擴(kuò)展庫的依賴庫，Scipy、Matplotlib、Pandas等庫都依賴于它。值得強(qiáng)調(diào)的是，Numpy內(nèi)置函數(shù)處理數(shù)據(jù)的速度是C語言級別的，因此在編寫程序的時候，應(yīng)當(dāng)盡量使用它們內(nèi)置的函數(shù)，避免出現(xiàn)效率瓶頸的現(xiàn)象（尤其是涉及循環(huán)的問題）。

linux安裝命令：

pip install numpy pip -i https://pypi.douban.com/simple

二、Scipy工具

Numpy提供了多維數(shù)組功能，但它只是一般的數(shù)組，并不是矩陣。例如，當(dāng)兩個數(shù)組相乘時，只是對應(yīng)元素相乘，而不是矩陣乘法。Scipy提供了真正的矩陣，以及大量基于矩陣運(yùn)算的對象與函數(shù)。Scipy包含的功能有最優(yōu)化、線性代數(shù)、積分、插值、擬合、特殊函數(shù)、快速傅里葉變換、信號處理和圖像處理、常微分方程求解和其他科學(xué)與工程中常用的計算，顯然，這些功能都是挖掘與建模必備的。Scipy依賴于Numpy,因此安裝它之前得先安裝Numpy。

linux安裝命令：

pip install scipy pip -i https://pypi.douban.com/simple

三、MatPlotlib工具

不論是數(shù)據(jù)挖掘還是數(shù)學(xué)建模，都免不了數(shù)據(jù)可視化的問題。對于Python來說，Matplotlib是最著名的繪圖庫，它主要用于二維繪圖，當(dāng)然它也可以進(jìn)行簡單的三維繪圖。它不但提供了一整套和Matlab相似但更為豐富的命令，讓我們可以非?？旖莸赜肞ython可視化數(shù)據(jù)，而且允許輸出達(dá)到出版質(zhì)量的多種圖像格式。

linux安裝命令：

pip install matplotlib pip -i https://pypi.douban.com/simple

四、Pandas工具

Pandas是Python下最強(qiáng)大的數(shù)據(jù)分析和探索工具。它包含高級的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和精巧的工具，使得在Python中處理數(shù)據(jù)非?？焖俸秃唵?。Pandas構(gòu)建在Numpy之上，它使得以NumPy為中心的應(yīng)用很容易使用。Pandas的名稱來自于面板數(shù)據(jù)（Panel Data）和Python數(shù)據(jù)分析（Data Analysis），它最初被作為金融數(shù)據(jù)分析工具而開發(fā)出來，由AQR Capital Management公司于2008年4月開發(fā)出來，并于2009年底開源。Pandas的功能非常強(qiáng)大，支持類似于SQL的數(shù)據(jù)增、刪、查、改，并且?guī)в胸S富的數(shù)據(jù)處理函數(shù)；支持時間序列分析功能；支持靈活處理缺失數(shù)據(jù)等。

Pandas基本的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是Series和Data Frame，Series就是序列，類似一維數(shù)組；Data Frame則是相當(dāng)于一張二維的表格，類似二維數(shù)組，它的每一列都是一個Series。為了定位Series中的元素，Pandas提供了Index對象，每個Series都會帶有一個對應(yīng)的Index，用來標(biāo)記不同的元素，Index的內(nèi)容不一定是數(shù)字，也可以是字母、中文等，它類似于SQL中的主鍵。類似地，Data Frame相當(dāng)于多個帶有同樣Index的Series的組合（本質(zhì)是Series的容器），每個Seiries都帶有唯一的表頭，用來標(biāo)識不同的series。

linux安裝命令：

pip install pandas pip -i https://pypi.douban.com/simple

pip install xlrd pip -i https://pypi.douban.com/simple # 讀取excel

pip install xlwt pip -i https://pypi.douban.com/simple # 寫入excel

五、StatsModels工具

pandas著眼于數(shù)據(jù)的讀取、處理和探索，而StatsModels則更加注重數(shù)據(jù)的統(tǒng)計建模分析，它使得python有了R語言的味道。StatsModels支持與Pandas進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，因此，它與Pandas結(jié)合，成為了Python下強(qiáng)大的數(shù)據(jù)挖掘組合。

linux安裝命令：

pip install statsmodels pip -i https://pypi.douban.com/simple

六、Keras工具

Keras庫搭建神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，是基于Theano的強(qiáng)大的深度學(xué)習(xí)庫，利用它不僅僅可以搭建普通的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，還可以搭建各種深度學(xué)習(xí)模型，如自編碼器、循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遞歸神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等。由于它是基于Theano的，因此速度也相當(dāng)快。

Theano也是Python的一個庫，用來定義、優(yōu)化和高效地解決多維數(shù)組數(shù)據(jù)對應(yīng)數(shù)學(xué)表達(dá)式的模擬估計問題。它具有高效地實現(xiàn)符號分解、高度優(yōu)化的速度和穩(wěn)定性等特點，最重要的是它還實現(xiàn)了GPU加速，使得密集型數(shù)據(jù)的處理速度是CPU的數(shù)十倍。

Linux執(zhí)行keras快于Windows，工作中建議使用Linux執(zhí)行keras。

linux安裝命令：

pip install theano keras pip -i https://pypi.douban.com/simple

pip install --ignore-installed tensorflow keras pip -i https://pypi.douban.com/simple

如讀者希望在windows環(huán)境中搭建Keras可參考下面的安裝方法：

1.安裝Anaconda3-2019.10-Windows-x86_64.exe

可在https://www.anaconda.com/distribution/下載

2.配置path安裝路徑(假設(shè)安裝在C:Anaconda3)

C:Anaconda3condabin

3.安裝mingw，執(zhí)行下面3個命令

conda config --add channels https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/anaconda/pkgs/free/ 

conda config --set show_channel_urls yes  

conda install mingw libpython

4.配置path安裝路徑

C:Anaconda3MinGWin

C:Anaconda3MinGWx86_64-w64-mingw32lib

5.pip install theano keras pip -i https://pypi.douban.com/simple

如果pip命令無法使用配置path路徑指向Python安裝目錄的Scripts路徑

6.lindux支持tensorflow,windows支持theano,更改keras默認(rèn)后臺為theano

修改當(dāng)前用戶下的C:UsersAdministrator.keraskeras.json,將tensorflow改成theano

如果找不到該文件在cmd命令中執(zhí)行

python

import keras

提示不支持tensorflow，此時會創(chuàng)建出keras.json

或直接使用課件中給出的.keras目錄賦值到當(dāng)前用戶目錄下

7.再次在cmd命令中執(zhí)行

python

import keras

看到Using Theano backend則安裝成功

好了，今天的Python大數(shù)據(jù)挖掘分析的工具就介紹到這里，希望對今后從事Phthon大數(shù)據(jù)挖掘分析工作的小伙伴有一定的幫助！