鱼佬：电信客户流失预测赛方案！

Posted 2022-06-22 Datawhale

 Datawhale干货 

作者：鱼佬，武汉大学硕士

2022科大讯飞：电信客户流失预测挑战赛

赛事地址（持续更新）：

https://challenge.xfyun.cn/topic/info?type=telecom-customer&ch=ds22-dw-zs01

赛题介绍

随着市场饱和度的上升，电信运营商的竞争也越来越激烈，电信运营商亟待解决减少用户流失，延长用户生命周期的问题。对于客户流失率而言，每增加5%，利润就可能随之降低25%-85%。因此，如何减少电信用户流失的分析与预测至关重要。

鉴于此，运营商会经常设有客户服务部门，该部门的职能主要是做好客户流失分析，赢回高概率流失的客户，降低客户流失率。某电信机构的客户存在大量流失情况，导致该机构的用户量急速下降。面对如此头疼的问题，该机构将部分客户数据开放，诚邀大家帮助他们建立流失预测模型来预测可能流失的客户。

赛题任务

给定某电信机构实际业务中的相关客户信息，包含69个与客户相关的字段，其中“是否流失”字段表明客户会否会在观察日期后的两个月内流失。任务目标是通过训练集训练模型，来预测客户是否会流失，以此为依据开展工作，提高用户留存。

赛题数据

赛题数据由训练集和测试集组成，总数据量超过25w，包含69个特征字段。为了保证比赛的公平性，将会从中抽取15万条作为训练集，3万条作为测试集，同时会对部分字段信息进行脱敏。

特征字段

客户ID、地理区域、是否双频、是否翻新机、当前手机价格、手机网络功能、婚姻状况、家庭成人人数、信息库匹配、预计收入、信用卡指示器、当前设备使用天数、在职总月数、家庭中唯一订阅者的数量、家庭活跃用户数、....... 、过去六个月的平均每月使用分钟数、过去六个月的平均每月通话次数、过去六个月的平均月费用、是否流失

评分标准

赛题使用AUC作为评估指标，即：

from sklearn import metrics

auc = metrics.roc_auc_score(data['default_score_true'], data['default_score_pred'])

赛题baseline

导入模块

import pandas as pd
import os
import gc
import lightgbm as lgb
import xgboost as xgb
from catboost import CatBoostRegressor
from sklearn.linear_model import SGDRegressor, LinearRegression, Ridge
from sklearn.preprocessing import MinMaxScaler
from gensim.models import Word2Vec
import math
import numpy as np
from tqdm import tqdm
from sklearn.model_selection import StratifiedKFold, KFold
from sklearn.metrics import accuracy_score, f1_score, roc_auc_score, log_loss
import matplotlib.pyplot as plt
import time
import warnings
warnings.filterwarnings('ignore')

数据预处理

train = pd.read_csv('train.csv')
test = pd.read_csv('test.csv')
data = pd.concat([train, test], axis=0, ignore_index=True)

训练数据/测试数据准备

features = [f for f in data.columns if f not in ['是否流失','客户ID']]

train = data[data['是否流失'].notnull()].reset_index(drop=True)
test = data[data['是否流失'].isnull()].reset_index(drop=True)

x_train = train[features]
x_test = test[features]

y_train = train['是否流失']

构建模型

def cv_model(clf, train_x, train_y, test_x, clf_name):
    folds = 5
    seed = 2022
    kf = KFold(n_splits=folds, shuffle=True, random_state=seed)

    train = np.zeros(train_x.shape[0])
    test = np.zeros(test_x.shape[0])

    cv_scores = []

    for i, (train_index, valid_index) in enumerate(kf.split(train_x, train_y)):
        print('************************************  ************************************'.format(str(i+1)))
        trn_x, trn_y, val_x, val_y = train_x.iloc[train_index], train_y[train_index], train_x.iloc[valid_index], train_y[valid_index]

        if clf_name == "lgb":
            train_matrix = clf.Dataset(trn_x, label=trn_y)
            valid_matrix = clf.Dataset(val_x, label=val_y)

            params = 
                'boosting_type': 'gbdt',
                'objective': 'binary',
                'metric': 'auc',
                'min_child_weight': 5,
                'num_leaves': 2 ** 5,
                'lambda_l2': 10,
                'feature_fraction': 0.7,
                'bagging_fraction': 0.7,
                'bagging_freq': 10,
                'learning_rate': 0.2,
                'seed': 2022,
                'n_jobs':-1
            

            model = clf.train(params, train_matrix, 50000, valid_sets=[train_matrix, valid_matrix], 
                              categorical_feature=[], verbose_eval=3000, early_stopping_rounds=200)
            val_pred = model.predict(val_x, num_iteration=model.best_iteration)
            test_pred = model.predict(test_x, num_iteration=model.best_iteration)
            
            print(list(sorted(zip(features, model.feature_importance("gain")), key=lambda x: x[1], reverse=True))[:20])
                
        if clf_name == "xgb":
            train_matrix = clf.DMatrix(trn_x , label=trn_y)
            valid_matrix = clf.DMatrix(val_x , label=val_y)
            test_matrix = clf.DMatrix(test_x)
            
            params = 'booster': 'gbtree',
                      'objective': 'binary:logistic',
                      'eval_metric': 'auc',
                      'gamma': 1,
                      'min_child_weight': 1.5,
                      'max_depth': 5,
                      'lambda': 10,
                      'subsample': 0.7,
                      'colsample_bytree': 0.7,
                      'colsample_bylevel': 0.7,
                      'eta': 0.2,
                      'tree_method': 'exact',
                      'seed': 2020,
                      'nthread': 36,
                      "silent": True,
                      
            
            watchlist = [(train_matrix, 'train'),(valid_matrix, 'eval')]
            
            model = clf.train(params, train_matrix, num_boost_round=50000, evals=watchlist, verbose_eval=3000, early_stopping_rounds=200)
            val_pred  = model.predict(valid_matrix, ntree_limit=model.best_ntree_limit)
            test_pred = model.predict(test_matrix , ntree_limit=model.best_ntree_limit)
                 
        if clf_name == "cat":
            params = 'learning_rate': 0.2, 'depth': 5, 'l2_leaf_reg': 10, 'bootstrap_type': 'Bernoulli',
                      'od_type': 'Iter', 'od_wait': 50, 'random_seed': 11, 'allow_writing_files': False
            
            model = clf(iterations=20000, **params)
            model.fit(trn_x, trn_y, eval_set=(val_x, val_y),
                      cat_features=[], use_best_model=True, verbose=3000)
            
            val_pred  = model.predict(val_x)
            test_pred = model.predict(test_x)
            
        train[valid_index] = val_pred
        test = test_pred / kf.n_splits
        cv_scores.append(roc_auc_score(val_y, val_pred))
        
        print(cv_scores)
       
    print("%s_scotrainre_list:" % clf_name, cv_scores)
    print("%s_score_mean:" % clf_name, np.mean(cv_scores))
    print("%s_score_std:" % clf_name, np.std(cv_scores))
    return train, test
    
def lgb_model(x_train, y_train, x_test):
    lgb_train, lgb_test = cv_model(lgb, x_train, y_train, x_test, "lgb")
    return lgb_train, lgb_test

def xgb_model(x_train, y_train, x_test):
    xgb_train, xgb_test = cv_model(xgb, x_train, y_train, x_test, "xgb")
    return xgb_train, xgb_test

def cat_model(x_train, y_train, x_test):
    cat_train, cat_test = cv_model(CatBoostRegressor, x_train, y_train, x_test, "cat") 
    return cat_train, cat_test
    
lgb_train, lgb_test = lgb_model(x_train, y_train, x_test)

提交结果

test['是否流失'] = lgb_test
test[['客户ID','是否流失']].to_csv('test_sub.csv', index=False)

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