如何用Python进行大数据挖掘和分析？

Posted 2023-05-02

如何用Python进行大数据挖掘和分析？快速入门路径图大数据无处不在。在时下这个年代，不管你喜欢与否，在运营一个成功的商业的过程中都有可

参考技术A 如何用Python进行大数据挖掘和分析？快速入门路径图
大数据无处不在。在时下这个年代，不管你喜欢与否，在运营一个成功的商业的过程中都有可能会遇到它。
什么是 大数据 ？
大数据就像它看起来那样——有大量的数据。单独而言，你能从单一的数据获取的洞见穷其有限。但是结合复杂数学模型以及强大计算能力的TB级数据，却能创造出人类无法制造的洞见。大数据分析提供给商业的价值是无形的，并且每天都在超越人类的能力。
大数据分析的第一步就是要收集数据本身，也就是众所周知的“数据挖掘”。大部分的企业处理着GB级的数据，这些数据有用户数据、产品数据和地理位置数据。今天，我将会带着大家一起探索如何用 Python 进行大数据挖掘和分析？
为什么选择Python?
Python最大的优点就是简单易用。这个语言有着直观的语法并且还是个强大的多用途语言。这一点在大数据分析环境中很重要，并且许多企业内部已经在使用Python了，比如Google，YouTube，迪士尼等。还有，Python是开源的，并且有很多用于数据科学的类库。
现在，如果你真的要用Python进行大数据分析的话，毫无疑问你需要了解Python的语法，理解正则表达式，知道什么是元组、字符串、字典、字典推导式、列表和列表推导式——这只是开始。
数据分析流程
一般可以按“数据获取-数据存储与提取-数据预处理-数据建模与分析-数据可视化”这样的步骤来实施一个数据分析项目。按照这个流程，每个部分需要掌握的细分知识点如下：
数据获取：公开数据、Python爬虫
外部数据的获取方式主要有以下两种。
第一种是获取外部的公开数据集，一些科研机构、企业、政府会开放一些数据，你需要到特定的网站去下载这些数据。这些数据集通常比较完善、质量相对较高。
另一种获取外部数据的方式就是爬虫。
比如你可以通过爬虫获取招聘网站某一职位的招聘信息，爬取租房网站上某城市的租房信息，爬取豆瓣评分评分最高的电影列表，获取知乎点赞排行、网易云音乐评论排行列表。基于互联网爬取的数据，你可以对某个行业、某种人群进行分析。
在爬虫之前你需要先了解一些 Python 的基础知识：元素（列表、字典、元组等）、变量、循环、函数………
以及，如何用 Python 库（urllib、BeautifulSoup、requests、scrapy）实现网页爬虫。
掌握基础的爬虫之后，你还需要一些高级技巧，比如正则表达式、使用cookie信息、模拟用户登录、抓包分析、搭建代理池等等，来应对不同网站的反爬虫限制。
数据存取：SQL语言
在应对万以内的数据的时候，Excel对于一般的分析没有问题，一旦数据量大，就会力不从心，数据库就能够很好地解决这个问题。而且大多数的企业，都会以SQL的形式来存储数据。
SQL作为最经典的数据库工具，为海量数据的存储与管理提供可能，并且使数据的提取的效率大大提升。你需要掌握以下技能：
提取特定情况下的数据
数据库的增、删、查、改
数据的分组聚合、如何建立多个表之间的联系
数据预处理：Python（pandas）
很多时候我们拿到的数据是不干净的，数据的重复、缺失、异常值等等，这时候就需要进行数据的清洗，把这些影响分析的数据处理好，才能获得更加精确地分析结果。
对于数据预处理，学会 pandas （Python包）的用法，应对一般的数据清洗就完全没问题了。需要掌握的知识点如下：
选择：数据访问
缺失值处理：对缺失数据行进行删除或填充
重复值处理：重复值的判断与删除
异常值处理：清除不必要的空格和极端、异常数据
相关操作：描述性统计、Apply、直方图等
合并：符合各种逻辑关系的合并操作
分组：数据划分、分别执行函数、数据重组
Reshaping：快速生成数据透视表
概率论及统计学知识
需要掌握的知识点如下：
基本统计量：均值、中位数、众数、百分位数、极值等
其他描述性统计量：偏度、方差、标准差、显著性等
其他统计知识：总体和样本、参数和统计量、ErrorBar
概率分布与假设检验：各种分布、假设检验流程
其他概率论知识：条件概率、贝叶斯等
有了统计学的基本知识，你就可以用这些统计量做基本的分析了。你可以使用 Seaborn、matplotlib 等（python包）做一些可视化的分析，通过各种可视化统计图，并得出具有指导意义的结果。
Python 数据分析
掌握回归分析的方法，通过线性回归和逻辑回归，其实你就可以对大多数的数据进行回归分析，并得出相对精确地结论。这部分需要掌握的知识点如下：
回归分析：线性回归、逻辑回归
基本的分类算法：决策树、随机森林……
基本的聚类算法：k-means……
特征工程基础：如何用特征选择优化模型
调参方法：如何调节参数优化模型
Python 数据分析包：scipy、numpy、scikit-learn等
在数据分析的这个阶段，重点了解回归分析的方法，大多数的问题可以得以解决，利用描述性的统计分析和回归分析，你完全可以得到一个不错的分析结论。
当然，随着你实践量的增多，可能会遇到一些复杂的问题，你就可能需要去了解一些更高级的算法：分类、聚类。
然后你会知道面对不同类型的问题的时候更适合用哪种算法模型，对于模型的优化，你需要去了解如何通过特征提取、参数调节来提升预测的精度。
你可以通过 Python 中的 scikit-learn 库来实现数据分析、数据挖掘建模和分析的全过程。
总结
其实做数据挖掘不是梦，5步就能让你成为一个Python爬虫高手!

大数据学习：Spark是什么，如何用Spark进行数据分析

给大家分享一下Spark是什么?如何用Spark进行数据分析，对大数据感兴趣的小伙伴就随着小编一起来了解一下吧。

 

 

大数据在线学习

什么是Apache Spark?

Apache Spark是一个为速度和通用目标设计的集群计算平台。

从速度的角度看，Spark从流行的MapReduce模型继承而来，可以更有效地支持多种类型的计算，如交互式查询和流处理。速度在大数据集的处理中非常重要，它可以决定用户可以交互式地处理数据，还是等几分钟甚至几小时。Spark为速度提供的一个重要特性是其可以在内存中运行计算，即使对基于磁盘的复杂应用，Spark依然比MapReduce更有效。

从通用性来说，Spark可以处理之前需要多个独立的分布式系统来处理的任务，这些任务包括批处理应用、交互式算法、交互式查询和数据流。通过用同一个引擎支持这些任务，Spark使得合并不同的处理类型变得简单，而合并操作在生产数据分析中频繁使用。而且，Spark降低了维护不同工具的管理负担。

Spark被设计的高度易访问，用Python、Java、Scala和SQL提供简单的API，而且提供丰富的内建库。Spark也与其他大数据工具进行了集成。特别地，Spark可以运行在Hadoop的集群上，可以访问任何Hadoop的数据源，包括Cassandra。

Spark 核心组件

Spark核心组件包含Spark的基本功能，有任务调度组件、内存管理组件、容错恢复组件、与存储系统交互的组件等。Spark核心组件提供了定义弹性分布式数据集(resilient distributed datasets，RDDs)的API，这组API是Spark主要的编程抽象。RDDs表示分布在多个不同机器节点上，可以被并行处理的数据集合。Spark核心组件提供许多API来创建和操作这些集合。

Spark SQLSpark SQL是Spark用来处理结构化数据的包。它使得可以像Hive查询语言(Hive Query Language, HQL)一样通过SQL语句来查询数据，支持多种数据源，包括Hive表、Parquet和JSON。除了为Spark提供一个SQL接口外，Spark SQL允许开发人员将SQL查询和由RDDs通过Python、Java和Scala支持的数据编程操作混合进一个单一的应用中，进而将SQL与复杂的分析结合。与计算密集型环境紧密集成使得Spark SQL不同于任何其他开源的数据仓库工具。Spark SQL在Spark 1.0版本中引入Spark。

Shark是一个较老的由加利福尼亚大学和伯克利大学开发的Spark上的SQL项目，通过修改Hive而运行在Spark上。现在已经被Spark SQL取代，以提供与Spark引擎和API更好的集成。

Spark流(Spark Streaming)Spark流作为Spark的一个组件，可以处理实时流数据。流数据的例子有生产环境的Web服务器生成的日志文件，用户向一个Web服务请求包含状态更新的消息。Spark流提供一个和Spark核心RDD API非常匹配的操作数据流的API，使得编程人员可以更容易地了解项目，并且可以在操作内存数据、磁盘数据、实时数据的应用之间快速切换。Spark流被设计为和Spark核心组件提供相同级别的容错性，吞吐量和可伸缩性。

MLlibSpark包含一个叫做MLlib的关于机器学习的库。MLlib提供多种类型的机器学习算法，包括分类、回归、聚类和协同过滤，并支持模型评估和数据导入功能。MLlib也提供一个低层的机器学习原语，包括一个通用的梯度下降优化算法。所有这些方法都可以应用到一个集群上。

GraphXGraphX是一个操作图(如社交网络的好友图)和执行基于图的并行计算的库。与Spark流和Spark SQL类似，GraphX扩展了Spark RDD API，允许我们用和每个节点和边绑定的任意属性来创建一个有向图。GraphX也提供了各种各样的操作图的操作符，以及关于通用图算法的一个库。

集群管理器Cluster Managers在底层，Spark可以有效地从一个计算节点扩展到成百上千个节点。为了在最大化灵活性的同时达到这个目标，Spark可以运行在多个集群管理器上，包括Hadoop YARN，Apache Mesos和一个包含在Spark中的叫做独立调度器的简易的集群管理器。如果你在一个空的机器群上安装Spark，独立调度器提供一个简单的方式;如果你已经有一个Hadoop YARN或Mesos集群，Spark支持你的应用允许在这些集群管理器上。第七章给出了不同的选择，以及如何选择正确的集群管理器。

谁使用Spark?用Spark做什么?

由于Spark是一个面向集群计算的通用框架，可用于许多不同的应用。使用者主要有两种：数据科学家和数据工程师。我们仔细地分析一下这两种人和他们使用Spark的方式。明显地，典型的使用案例是不同的，但我们可以将他们粗略地分为两类，数据科学和数据应用。

数据科学的任务数据科学，近几年出现的一门学科，专注于分析数据。尽管没有一个标准的定义，我们认为一个数据科学家的主要工作是分析和建模数据。数据科学家可能会SQL，统计学，预测模型(机器学习)，用Python、MATLAB或R编程。数据科学家能将数据格式化，用于进一步的分析。

数据科学家为了回答一个问题或进行深入研究，会使用相关的技术分析数据。通常，他们的工作包含特殊的分析，所以他们使用交互式shell，以使得他们能在最短的时间内看到查询结果和代码片段。Spark的速度和简单的API接口很好地符合这个目标，它的内建库意味着很多算法可以随时使用。

Spark通过若干组件支持不同的数据科学任务。Spark shell使得用Python或Scala进行交互式数据分析变得简单。Spark SQL也有一个独立的SQL shell，可以用SQL进行数据分析，也可以在Spark程序中或Spark shell中使用Spark SQL。MLlib库支持机器学习和数据分析。而且，支持调用外部的MATLAB或R语言编写的程序。Spark使得数据科学家可以用R或Pandas等工具处理包含大量数据的问题。

有时，经过初始的数据处理阶段后，数据科学家的工作将被产品化，扩展，加固(容错性)，进而成为一个生产数据处理应用，作为商业应用的一个组件。例如，一个数据科学家的研究成果可能会产生一个产品推荐系统，集成到一个web应用上，用来向用户生成产品建议。通常由另外的人员(如工程师)对数据科学家的工作进行产品化。

数据处理应用Spark的另外一个主要的使用可以从工程师的角度进行描述。在这里，工程师指使用Spark来构建生产数据处理应用的大量的软件开发者。这些开发者了解软件工程的概念和原则，如封装、接口设计和面向对象编程。他们通常有计算机学科的学位。他们通过自己的软件工程技能来设计和构建实现某个商业使用场景的软件系统。

对工程师而言，Spark提供了一个简单的方式在集群之间并行化这些应用，隐藏了分布式系统、网络通信和容错处理的复杂性。系统使得工程师在实现任务的同时，有充足的权限监控、检查和调整应用。API的模块特性使得重用已有工作和本地测试变得简单。

Spark用户使用Spark作为其数据处理应用，因为他提供了丰富的功能，易于学习和使用，而且成熟可靠。如果你已经做好准备，那么就立即开始行动吧！

大家多多关注，你的关注是我最大的动力。

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