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《泰坦尼克号生存预测——Python实战》 在数据科学领域,经典的泰坦尼克号(Titanic)数据集常被用作初学者学习机器学习分类问题的实例。这个任务是基于泰坦尼克号乘客的数据,预测他们在船沉没时是否存活。我们将探讨如何使用Python编程语言来处理和分析数据,构建预测模型,并进行模型评估。 让我们从数据加载开始。`titanic`文件通常包含CSV格式的数据,Python的`pandas`库是处理此类数据的首选工具。导入`pandas`并加载数据: ```python import pandas as pd data = pd.read_csv('titanic.csv') ``` 数据集中包含多个特征,如乘客的年龄、性别、票价、登船港口等。在进行建模之前,我们需要对这些特征进行预处理。例如,有些特征如“Sex”是类别型的,我们可能需要将其转换为数值型;“Age”存在缺失值,可以考虑填充或删除;“Embarked”也可能有缺失值,同样需要处理。 ```python # 处理缺失值 data['Age'].fillna(data['Age'].mean(), inplace=True) data['Embarked'].fillna(data['Embarked'].mode()[0], inplace=True) # 将类别型特征转换为数值 data['Sex'] = data['Sex'].map({'male': 0, 'female': 1}) data['Embarked'] = data['Embarked'].map({'S': 0, 'C': 1, 'Q': 2}) ``` 接下来,我们需要定义特征和目标变量。在这个问题中,目标变量是“Survived”,特征可能包括“Pclass”(社会阶层)、“Sex”、“Age”、“SibSp”(兄弟姐妹/配偶数量)、“Parch”(父母/子女数量)、“Fare”(票价)等。 ```python X = data[['Pclass', 'Sex', 'Age', 'SibSp', 'Parch', 'Fare']] y = data['Survived'] ``` 为了构建模型,我们可以选择多种算法,比如逻辑回归、决策树、随机森林或支持向量机。这里以逻辑回归为例: ```python from sklearn.model_selection import train_test_split from sklearn.linear_model import LogisticRegression X_train, X_test, y_train, y_test = train_test_split(X, y, test_size=0.3, random_state=42) logistic_regression = LogisticRegression() logistic_regression.fit(X_train, y_train) ``` 训练完模型后,我们需要评估其性能。常用的评估指标有准确率、精确率、召回率和F1分数。我们可以使用`sklearn.metrics`中的函数来计算这些指标: ```python from sklearn.metrics import accuracy_score, precision_score, recall_score, f1_score y_pred = logistic_regression.predict(X_test) accuracy = accuracy_score(y_test, y_pred) precision = precision_score(y_test, y_pred) recall = recall_score(y_test, y_pred) f1 = f1_score(y_test, y_pred) print(f'Accuracy: {accuracy}') print(f'Precision: {precision}') print(f'Recall: {recall}') print(f'F1 Score: {f1}') ``` 此外,还可以通过交叉验证进一步优化模型的性能。`sklearn.model_selection`中的`cross_val_score`函数可以实现这一目标: ```python from sklearn.model_selection import cross_val_score cv_scores = cross_val_score(logistic_regression, X, y, cv=5) print(f'Cross-Validation Scores: {cv_scores}') print(f'Mean Cross-Validation Score: {cv_scores.mean()}') ``` 以上就是使用Python进行泰坦尼克号生存预测的基本流程。通过这个案例,我们可以学习到数据预处理、特征工程、模型训练、评估以及模型优化等关键步骤。同时,这也是一个了解和实践机器学习分类问题的良好起点。