Pandas分析泰坦尼克号生还比例

Posted 2023-02-03 Thank CAT

提出问题

影响乘客生还的因素很多，这里只对乘客的性别、年龄、乘客等级、这三个因素感兴趣，
看看这四个因素是否会影响乘客的生还率。

1.性别是否会影响生还率
2.年龄是否会影响生还率
3.乘客等级会否会影响乘客率
4.性别和舱位共同对生还率的影响
5.年纪和性别共同对生还率的影响
6.年纪和等级共同对生还率的影响

这里:乘客的性别、年龄、等级、是三个自变量，生还率是因变量

import pandas as pd

import numpy as np

from matplotlib import pyplot as plt
df = pd.read_csv(\'./data/train.csv\')
df.head()

熟悉数据

• PassengerId:乘客ID
• Survived:是否获救，用1和Rescued表示获救,用0或者not saved表示没有获救
• Pclass:乘客等级，“1”表示Upper，“2”表示Middle，“3”表示Lower
• Name:乘客姓名
• Sex:性别
• Age:年龄
• SibSp:乘客在船上的配偶数量或兄弟姐妹数量）
• Parch:乘客在船上的父母或子女数量
• Ticket:船票信息
• Fare:票价
• Cabin:是否住在独立的房间，“1”表示是，“0”为否
• embarked:表示乘客上船的码头距离泰坦尼克出发码头的距离，数值越大表示距离越远

1.查看各字段的数据类型

df.info()

2. 查看数据的摘要信息

df.describe()
从数据摘要中可以看出。乘客的生还率大约在38%，超越50的乘客在3等级，乘客的平均年龄在30岁左右，普遍比较年轻

3. 数据清洗和处理缺失值

• Embarked有非常少的两个缺失值
• 处理Age的缺失值

Embarked有非常少的两个缺失值，这里用\'S\'填充

df[\'Embarked\']=df[\'Embarked\'].fillna(\'S\')

处理Age的缺失值，Age是连续数据，这里用平均值填充缺失值

age_mean=df[\'Age\'].mean()
df[\'Age\']=df[\'Age\'].fillna(age_mean)

4.处理性别数据

• 这里把性别数据值字符串不便于计算换成数值，
• 用1代表男性，用0代表女性，将性别数值化

def sex_value(Sex):
if Sex==\'male\':
return 1
else:
return 0

df[\'Sex\'].apply(sex_value)
df[\'Sex\'] = df[\'Sex\'].map("male":1, "female":0)
df.head()

5. 获取生还乘客的数据

survives_passenger_df=df[df[\'Survived\']==1]
survives_passenger_df.head()

6.性别对生还率的影响

df_sex1=df[\'Sex\'][df[\'Survived\']1]
df_sex0=df[\'Sex\'][df[\'Survived\']0]
plt.hist([df_sex1,df_sex0],
stacked=True,
label=[\'Rescued\',\'not saved\'])
plt.xticks([-1,0,1,2],[-1,\'F\',\'M\',2])
plt.legend()
plt.title(\'Sex_Survived\')

看出全体乘客中男性占了大部分，但是生还乘客中女性占了大部分；

得出结论：女性的生还概率比男性的更高

7. 乘客等级对生还率的影响

不同等级对生还率的影响

df_sex1=df[\'Pclass\'][df[\'Survived\']1]
df_sex0=df[\'Pclass\'][df[\'Survived\']0]
plt.hist([df_sex1,df_sex0],
stacked=True,
label=[\'Rescued\',\'not saved\'])
plt.xticks([1,2,3],[\'Upper\',\'Middle\',\'lower\'])
plt.legend()
plt.title(\'Pclass_Survived\')

全体乘客中lower等级的乘客超过了一半，生还乘客中upper等级的人最多，
对比各个等级的死亡人数和生还人数：

可以得出结论：Upper等级生还概率大于Middle、lower的生存概率，等级越好生还概率越好

8. 年龄对生还率的影响

df_sex1=df[\'Age\'][df[\'Survived\']1]
df_sex0=df[\'Age\'][df[\'Survived\']0]
plt.hist([df_sex1,df_sex0],
stacked=True,
label=[\'Rescued\',\'not saved\'])

plt.xticks([1,2,3],[\'Upper\',\'Middle\',\'lower\'])

plt.legend()
plt.title(\'title\')
plt.title(\'Age_Survived\')

不同年龄段对生还率的影响elderly，child,youth

年龄数据进行处理，0-18为child(少年)，18-40为youth（青年），40-80为elderly（老年）

def age_duan(age):
if age<=18:
return 1
elif age<=40:
return 2
else:
return 3

df[\'Age\']=df[\'Age\'].apply(lambda x:age_duan(x))

df_sex1=df[\'Age\'][df[\'Survived\']1]
df_sex0=df[\'Age\'][df[\'Survived\']0]
plt.hist([df_sex1,df_sex0],
stacked=True,
label=[\'Rescued\',\'not saved\'])
plt.xticks([1,2,3],[\'child\',\'youth\',\'elderly\'])
plt.legend()
plt.title(\'Age_Survived\')

全部乘客中大部分人否在30岁左右，而0-10的生还率比其他年龄段都要高

结论：0-10岁的生还率率最高，20-40之间的生还人数最多

多因素分析

定义几个常用的方法

• 按照xx对乘客进行分组，计算每组的人数
• 计算每个组的生还率
• 输出饼图
• 输出柱状图

定义几个常用的方法

按照xx对乘客进行分组，计算每组的人数

def xx_group_all(df,xx):
#按照xx对乘客进行分组后 ，每个组的人数
return df.groupby(xx)[\'PassengerId\'].count()

计算每个组的生还率

def group_passenger_survived_rate(xx):
#按xx对乘客进行分组后每个组的人数
group_all=xx_group_all(df,xx)
#按xx对乘客进行分组后每个组生还者的人数
group_survived_value=xx_group_all(survives_passenger_df,xx)
#按xx对乘客进行分组后，每组生还者的概率
return group_survived_value/group_all

输出饼图

def print_pie(group_data,title):
group_data.plt.pie(title=title,figsize=(6,6),autopct=\'%.2f%%\'
,startangle=90,legend=True)

输出柱状图

def print_bar(data,title):
bar=data.plot.bar(title=title)
for p in bar.patches:
bar.annotate(\'%.2f%%\'%(p.get_height()100),(p.get_x()1.005
,p.get_height()*1.005))

9.性别和乘客等级共同对生还率的影响

print_bar(group_passenger_survived_rate([\'Sex\',\'Pclass\']),\'Sex_Pclass_Survived\')

可以看到，对生还率的影响性别>乘客等级，其次是乘客等及对生还率的影响是1>2>3等

10. 性别和年纪对生还率的影响

按Pclass分组计算每组的人数

def Pclass_survived_all(data,Pclass):
return data.groupby(Pclass)[\'Sex\'].count()
dd0=df[[\'Age\',\'Sex\',\'Pclass\']]
dd11=df[[\'Age\',\'Sex\',\'Pclass\']][df[\'Survived\']==1]
c=Pclass_survived_all(dd11,[\'Age\',\'Sex\',\'Pclass\'])
dd0[\'Sex\'].count()

按Pclass分组计算每组的生还率

def Pclass_survived_probability(data):
#计算每组生还者的人数
groupby_survived=Pclass_survived_all(dd11,data)
#计算每组的总人数
groupby_survived_all=Pclass_survived_all(dd0,data)
return groupby_survived/groupby_survived_all
print_bar(Pclass_survived_probability([\'Sex\',\'Age\']),\'Sex_Sge_Survived\')
可以看出，对生还率影响大的是性别，女性>男性

其次少年的生还率大于青年和老年，青年跟老年的对生还率差不多

年龄和乘客等级共同对生还率的影响

Age中用1表示少年,用2表示青年,用3表示老年

print_bar(Pclass_survived_probability([\'Age\',\'Pclass\']),\'age_pclass_Survivedd\')
可以看出乘客的等级对生还率的影响>乘客年龄的影响

年龄越大生还率越小，乘客等级越差生还率越差

结论

通过分析，可以看出对生还率影响最大的因素是乘客等级，其次是性别，最后年龄段也对生化率有影响

分析的局限性

这里并没有从统计上分析得出这些结果的偶然性，所以并不知道这里的结果是真正的差异造成的还是噪音造成的
年龄字段有一些缺失值，因为是连续数据这里用的是全体乘客年龄的均值填充缺失值，这样会缩小年龄之间的差异，也会影响分析结果

结果的相关性

这里的数据并非通过试验得出，所以无法说自变量之间的因果性，只能说她们之间有相关性

完整代买

import pandas as pd
import numpy as np
from matplotlib import pyplot as plt

df = pd.read_csv("./train.csv")
df_dec = df.describe()


# 处理缺失行
# 1.删除缺失行
# df.drop(df[np.isnan(df["Age"])].index, inplace=True)
# print(df.describe())
# 2.填充平均数
age_mean = df["Age"].mean()
df["Age"] = df["Age"].fillna(age_mean)
# print(df.describe())


# 处理性别数据，将男性设置成1，女性设置成0
df["Sex"] = df["Sex"].map("male": 1, "female": 0)
# print(df.head())


# 取出生还者的信息
survives_passenger_df = df[df["Survived"] == 1]
# print(survives_passenger_df.head())

# 获取生还者的性别信息
df_sex1 = df["Sex"][df["Survived"] == 1]  # df_sex1中的数据是生还者中男性和女性的人数
# 获取遇难者的性别信息
df_sex0 = df["Sex"][df["Survived"] == 0]  # df_sex0的数据是遇难者中男性和女性的人数

# 绘制直方图性别对生还者的影响
# plt.hist([df_sex1, df_sex0], label=["Rescued", "Not saved"], stacked=True)
# plt.xticks([-1, 0, 1, 2], [-1, "F", "M", 2])
# plt.title("Sex Survived")
# plt.legend()
# plt.show()


# 绘制直方图等级对生还的影响
df_sur1 = df["Pclass"][df["Survived"] == 1]
df_sur0 = df["Pclass"][df["Survived"] == 0]

# plt.hist([df_sur1, df_sur0], label=["Rescued", "Not saved"], stacked=True)
# plt.xticks([1, 2, 3], ["upper", "middle", "lower"])
# plt.title("Pclass Survived")
# plt.legend()
# plt.show()

# 绘制直方图年龄对生还的影响


def age_duan(age):
    """年龄分段"""
    if age <= 18:
        return 1
    elif age <= 40:
        return 2
    else:
        return 3


df["Age"] = df["Age"].apply(age_duan)

df_age1 = df["Age"][df["Survived"] == 1]
df_age0 = df["Age"][df["Survived"] == 0]

plt.hist([df_age1, df_age0], label=["Rescued", "Not saved"], stacked=True)
plt.xticks([1, 2, 3], ["child", "young", "old"])
plt.legend()
plt.title("Age Survived")
plt.show()