作者:侯惠阳 2018-01-09 14:43:37
开发
后端
机器学习
分布式 本文主要是关于 Python 数据抓取、分析、挖掘、机器学习和Python 分布式计算内容的分享。
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01 数据抓取
1、背景调研
1)检查robots.txt,了解爬取该网站有哪些限制;
2)pip install builtwith;pip install python-whois
2、数据抓取:
1)动态加载的内容:
使用selenium
- #!/usr/bin/env python
- # -*- coding: utf-8 -*-
- from selenium import webdriver
- from selenium.webdriver.common.keys import Keys
- import time
- import sys
- reload(sys)
- sys.setdefaultencoding('utf8')
- driver = webdriver.Chrome("/Users/didi/Downloads/chromedriver") driver.get('http://xxx')
- elem_account = driver.find_element_by_name("UserName")
- elem_password = driver.find_element_by_name("Password")
- elem_code = driver.find_element_by_name("VerificationCode") elem_account.clear()
- elem_password.clear()
- elem_code.clear()
- elem_account.send_keys("username")
- elem_password.send_keys("pass")
- elem_code.send_keys("abcd")
- time.sleep(10)
- driver.find_element_by_id("btnSubmit").submit()
- time.sleep(5) driver.find_element_by_class_name("txtKeyword").send_keys(u"x") #模拟搜索 driver.find_element_by_class_name("btnSerch").click()
- # ...省略处理过程
- dw = driver.find_elements_by_xpath('//li[@class="min"]/dl/dt/a')
- for item in dw:
- url = item.get_attribute('href')
- if url:
- ulist.append(url)
- print(url + "---" + str(pnum))
- print("##################")
2)静态加载的内容
(1)正则;
(2)lxml;
(3)bs4
- #!/usr/bin/env python
- # -*- coding: utf-8 -*-
- string = r'src="(http://imgsrc\.baidu\.com.+?\.jpg)" pic_ext="jpeg"' # 正则表达式字符串 urls = re.findall(string, html)
- import requests
- from lxml import etree
- import urllib
- response = requests.get(url)
- html = etree.HTML(requests.get(url).content)
- res = html.xpath('//div[@class="d_post_content j_d_post_content "]/img[@class="BDE_Image"]/@src') # lxml
- import requests
- from bs4 import BeautifulSoup
- soup = BeautifulSoup(response.text, 'lxml') # 解析response并创建BeautifulSoup对象 urls = soup.find_all('img', 'BDE_Image')
3):反爬与反反爬
(1):请求频率;
(2):请求头;
(3):IP代理;
4):爬虫框架:
(1):Scrapy
(2):Portia
02 数据分析
1、常用的数据分析库:
NumPy:是基于向量化的运算。http://www.numpy.org/
1)List => 矩阵
2)ndim:维度;shape:行数和列数;size:元素个数
Scipy:是NumPy的扩展,有高等数学、信号处理、统计等。https://www.scipy.org/
Pandas:是基于NumPy的快速构建高级数据结构的包,数据结构:Series和DataFrame。http://pandas.pydata.org/
1):NumPy类似于List,Pandas 类似于Dict。
Matplotlib:绘图库。
1):是一个强大的绘图工具;
2):支持散点图、线图、柱状图等;
简单例子:
- pip2 install Numpy
- >>> import numpy as np
- >>> a = np.arange(10)
- >>> a
- array([0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9])
- >>> a ** 2
- array([ 0, 1, 4, 9, 16, 25, 36, 49, 64, 81])
- pip2 install Scipy
- >>> import numpy as np
- >>> from scipy import linalg
- >>> a = np.array([[1, 2], [3, 4]])
- >>> linalg.det(a)
- -2.0
- pip2 install pandas
- >>> df = pd.DataFrame({ 'A' : pd.date_range("20170802", periods=5), 'B' : pd.Series([11, 22, 33, 44,
- 55]), 'C' : pd.Categorical(["t","a","b","c","g"])})
- >>> df
- ABC 0 2017-08-02 11 t 1 2017-08-03 22 a 2 2017-08-04 33 b 3 2017-08-05 44 c 4 2017-08-06 55 g
- pip2 install Matplotlib
- >>> import matplotlib.pyplot as plt
- >>> plt.plot([1, 2, 3])
- [
] - >>> plt.ylabel("didi")
- >>> plt.show()
2、高级数据分析库:
scikit-learn:机器学习框架。
图上可以表示出数据小于50,No:需要更多的数据, Yes使用分类器,一直走下去;
由图中,可以看到算法有四类,分类,回归,聚类,降维。
KNN:
- #!/usr/local/bin/python
- # -*- coding: utf-8 -*-
- '''
- 预测Iris https://en.wikipedia.org/wiki/Iris_flower_data_set '''
- # 导入模块
- from __future__ import print_function
- from sklearn import datasets
- from sklearn.model_selection import train_test_split
- from sklearn.neighbors import KNeighborsClassifier
- # 创建数据
- iris = datasets.load_iris()
- iris_X = iris.data # 花萼的长宽、 花瓣的长宽
- iris_y = iris.target # 花的种类 0, 1, 2
- print(iris_X)
- print(iris_y)
- print(iris.target_names)
- # 定义模型-训练模型-预测
- X_train, X_test, y_train, y_test = train_test_split(iris_X, iris_y, test_size = 0.1) # 训练数据10% knn = KNeighborsClassifier() # 创建KNN近邻器
- knn.fit(X_train, y_train) # 训练数据
- predicts = knn.predict(X_test) # 得到预测结果
- # 对比结果
- print("#########################")
- print(X_test)
- print(predicts)
- print(y_test)
- # 计算预测准确率
- print(knn.score(X_test, y_test))
- [[ 5. 3.3 1.4 0.2]
- [ 5. 3.5 1.3 0.3]
- [ 6.7 3.1 5.6 2.4]
- [ 5.8 2.7 3.9 1.2]
- [ 6. 2.2 5. 1.5]
- [ 6. 3. 4.8 1.8]
- [ 6.3 2.5 5. 1.9]
- [ 5. 3.6 1.4 0.2]
- [ 5.6 2.9 3.6 1.3]
- [ 6.9 3.2 5.7 2.3]
- [ 4.9 3. 1.4 0.2]
- [ 5.9 3. 4.2 1.5]
- [ 4.8 3. 1.4 0.1]
- [ 5.1 3.4 1.5 0.2]
- [ 4.7 3.2 1.6 0.2]]
- [0 0 2 1 1 2 2 0 1 2 0 1 0 0 0]
- [0 0 2 1 2 2 2 0 1 2 0 1 0 0 0]
- 0.933333333333
Linear Regression
- #!/usr/local/bin/python # -*- coding: utf-8 -*- '''
- 波士顿房价趋势
- '''
- # 导入模块
- from __future__ import print_function
- from sklearn import datasets
- from sklearn.linear_model import LinearRegression
- import matplotlib.pyplot as plt
- # 创建数据
- loaded_data = datasets.load_boston() #波士顿的房价
- data_X = loaded_data.data
- data_y = loaded_data.target
- print(data_X)
- print(data_y)
- # 定义模型-训练模型-预测
- model = LinearRegression() # 线性回归
- model.fit(data_X, data_y) # 训练数据
- print(model.predict(data_X[:4, :])) # 得到预测结果
- print(data_y[:4])
- # 结果
- print("#########################")
- X, y = datasets.make_regression(n_samples=100, n_features=1, noise=10) # 生成回归模型数据100个样本, 每个样本一个特征, 高斯噪声
- plt.scatter(X, y) # 散点图
- plt.show()
03 数据挖掘
1、挖掘关键词:
涉及到的算法:TF-IDF
参考文献:http://www.ruanyifeng.com/blog/2013/03/tf-idf.html
news.txt:
滴滴出行与欧非地区领先出行企业Taxify达成战略合作 支持跨地区交通技术创新
2017-08-01 滴滴出行 【2017年8月1日,中国,北京/爱沙尼亚,塔林】滴滴出行今日宣布与欧非地区移动出行领军企业Taxify达成战略合作 。滴滴将通过投资以及智能交通技术研发等方面协作,支持Taxify在多元市场进行更深度的市场拓展和技术创新。 滴滴出行是全球领先的移动出行平台。依靠人工智能技术, 滴滴在超过400个城市为4亿多用户提供包括出租车、专车、快车、豪华车和顺风车等在内的多元化出行服务。在为1700 余万司机提供灵活就业与收入机会的同时,滴滴也以人工智能技术支持城市管理者建设一体化、可持续的智慧交通解决 方案。 Taxify于2013年成立于爱沙尼亚,是欧洲和非洲地区成长最快的移动出行企业。目前其出租车和私家车共享出行服务网 络遍及欧洲、非洲、西亚的中心城市;触达匈牙利、罗马尼亚、波兰、波罗的海三国、南非、尼日利亚、肯尼亚等18个 国家,拥有超过250万用户。 滴滴出行创始人、CEO程维表示:“Taxify在多元化的市场提供优质的创新型出行服务。我们都致力于运用移动互联网 科技的力量,满足迅速演变的消费者需求;帮助传统交通行业转型升级。我相信这一合作将为亚洲,欧洲和非洲市场间 构建跨地区智慧交通纽带作出贡献。”
Taxify创始人、CEO马克斯·维利格(Marcus Villig)表示:“Taxify将借力此次战略合作,巩固我们在欧洲和非洲核心市场的优势地位。我们相信滴滴是最理想的 伙伴,能帮助我们成为欧非地区***和最有效率的出行选择。”
- #!/usr/local/bin/python # -*- coding: utf-8 -*- '''
- 分析文章关键词
- '''
- import os
- import codecs
- import pandas
- import jieba
- import jieba.analyse
- # 格式化数据格式
- tagDF = pandas.DataFrame(columns=['filePath', 'content', 'tag1', 'tag2', 'tag3', 'tag4', 'tag5']) try:
- with open('./houhuiyang/news.txt', 'r') as f: #载入语料库 content = f.read().strip()
- tags = jieba.analyse.extract_tags(content, topK=5) #TF_IDF
- tagDF.loc[len(tagDF)] = ["./news.txt", content, tags[0], tags[1], tags[2], tags[3], tags[4]]
- print(tagDF)
- except Exception, ex:
- print(ex)
计算出文章Top5的关键词:出行、滴滴、Taxify、欧非、交通
2、情感分析
情感用语资料:http://www.keenage.com/html/c_bulletin_2007.htm
1)最简单的方式就是基于情感词典的方法;
2)复杂的就是基于机器学习的方法;
- pip2 install nltk
- >>> import nltk
- >>> from nltk.corpus import stopwords #停止词 >>> nltk.download() # 安装语料库
- >>> t = "Didi is a travel company"
- >>> word_list = nltk.word_tokenize(t)
- >>> filtered_words = [word for word in word_list if word not in stopwords.words('english')] ['Didi', 'travel', 'company']
- >>> nltk.download('stopwords') #下载停止词
中英文NLP分词区别
1):启发式 Heuristic
2):机器学习/统计法:HMM、CRF
处理流程:raw_text -> tokenize[pos tag] -> lemma / stemming[pos tag] -> stopwords -> word_list
04 Python 分布式计算
- pip2 install mrjjob
- pip2 install pyspark
1)Python 多线程;
2)Python 多进程【multiprocessing】;
3)全局解释器锁GIL;
4)进程间通信Queue;
5)进程池Pool;
6)Python的高阶函数;
- map/reduce/filter
7)基于Linux的管道的MapReducer 【cat word.log | python mapper.py | python reducer.py | sort -k 2r】
word.log
北京 成都 上海 北京 山西 天津 广州
- #!/usr/local/bin/python
- # -*- coding: utf-8 -*-
- '''
- mapper
- '''
- import sys
- try:
- for lines in sys.stdin:
- line = lines.split()
- for word in line:
- if len(word.strip()) == 0:
- continue
- count = "%s,%d" % (word, 1)
- print(count)
- except IOError, ex:
- print(ex)
- #!/usr/local/bin/python
- # -*- coding: utf-8 -*-
- '''
- reducer
- '''
- import sys
- try:
- word_dict = {}
- for lines in sys.stdin:
- line = lines.split(",")
- if len(line) != 2:
- continue
- word_dict.setdefault(line[0], 0)
- word_dict[line[0]]+= int(line[1])
- for key, val in word_dict.items():
- stat = "%s %d" % (key, val)
- print(stat)
- except IOError, ex:
- print(ex)
05 神经网络
分别有CPU/GPU版本
1)tensorflow 建立的神经网络是静态的
2)pytorch http://pytorch.org/#pip-install-pytorch 建立的神经网络是动态的 【Troch 是Lua写的,这个是Python版本】
简单说数据:
标量(Scalar)是只有大小,没有方向的量,如1,2,3等
向量(Vector)是有大小和方向的量,其实就是一串数字,如(1,2)
矩阵(Matrix)是好几个向量拍成一排合并而成的一堆数字,如[1,2;3,4]
张量(Tensor)是按照任意维排列的一堆数字的推广。如图所示,矩阵不过是三维张量下的一个二维切面。要找到三维张量下的一个 标量,需要三个维度的坐标来定位。
TensorFlow pytorch用张量这种数据结构来表示所有的数据。
- #-*- coding: UTF-8 -*-
- #author houhuiyang
- import torch
- import numpy as np
- from torch.autograd import Variable
- import torch.nn.functional as F
- import matplotlib.pyplot as plt
- np_data = np.arange(6).reshape((2, 3))
- torch_data = torch.from_numpy(np_data)
- tensor2np = torch_data.numpy()
- print(
- "\nnp_data", np_data, #矩阵
- "\ntorch_data", torch_data, #张量
- "\ntensor to numpy", tensor2np
- )
- # data = [-1, -2, 1, 2, 3]
- data =[[1, 2], [3, 4]]
- tensor = torch.FloatTensor(data)
- # abs sin cos mean平均值 matmul/mm print(
- "\nnumpy", np.matmul(data, data),
- "\ntorch", torch.mm(tensor, tensor)
- )
- # tensor variable
- tensor_v = torch.FloatTensor([[1,2], [3,4]]) variable = Variable(tensor_v, requires_grad=True) # 计算中值
- t_out = torch.mean(tensor_v * tensor_v) # x ^ 2 v_out = torch.mean(variable * variable) # 反向传播 print(
- tensor_v,
- variable,
- t_out,
- v_out
- )
- v_out.backward() # 反向传递
- print(variable.grad) # 梯度
- '''
- y = Wx 线性
- y =AF(Wx)非线性 【激励函数 relu/sigmoid/tanh】
- '''
- x =torch.linspace(-5,5,200) # 从-5到5取200个点
- x = Variable(x)
- x_np = x.data.numpy()
- y_relu = F.relu(x).data.numpy()
- y_sigmoid = F.sigmoid(x).data.numpy()
- y_tanh = F.tanh(x).data.numpy()
- # y_softplus = F.softplus(x).data.numpy() # 概率图 plt.figure(1, figsize=(8, 6))
- # plt.subplot(221) # 绘制子图
- plt.plot(x_np, y_relu, c = "red", label = "relu") plt.ylim(-1, 5)
- plt.legend(loc = "best")
- plt.show()
- # plt.subplot(222)
- plt.plot(x_np, y_sigmoid, c = "red", label = "igmoid")
- plt.ylim(-0.2, 1.2)
- plt.legend(loc = "best")
- plt.show()
- # plt.subplot(223)
- plt.plot(x_np, y_tanh, c = "red", label = "subplot")
- plt.ylim(-1.2, 1.2)
- plt.legend(loc = "best")
- plt.show()
搭建简单的神经网络
- #-*- coding: UTF-8 -*- #author 守望之心
- '''
- 回归
- 分类
- '''
- import torch
- from torch.autograd import Variable
- import torch.nn.functional as F # 激励函数
- import matplotlib.pyplot as plt
- x = torch.unsqueeze(torch.linspace(-1, 1, 100), dim = 1) # unsqueeze 一维转变为二维 y = x.pow(2) + 0.2 * torch.rand(x.size())
- x, y = Variable(x), Variable(y)
- # print(x)
- # print(y)
- # plt.scatter(x.data.numpy(), y.data.numpy())
- # plt.show()
- class Net(torch.nn.Module): # 继承 torch 的Moudle
- def __init__(self, n_features, n_hidden, n_output):
- super(Net, self).__init__() # 继承torch __init__
- self.hidden = torch.nn.Linear(n_features, n_hidden) # 隐藏层线性输出 self.predict = torch.nn.Linear(n_hidden, n_output) # 输出线性层
- def forward(self, x):
- x = F.relu(self.hidden(x)) # 激励函数 x = self.predict(x) # 输出值
- return x
- net = Net(1, 10, 1) # 输入值, 隐藏层10,10个神经元, 1个输出值 print(net) # 输出搭建的神经网络结构
- plt.ion()
- plt.show()
- # 训练工具
- optimizer = torch.optim.SGD(net.parameters(), lr = 0.5) # 传入net的所有值, lr是学习率 loss_func = torch.nn.MSELoss() # 均方差
- print(net.parameters())
- for t in range(100):
- prediction = net(x) #喂给net 训练数据x, 输出预测值 loss = loss_func(prediction, y) # 计算两者误差
- # 反向传播
- optimizer.zero_grad()
- loss.backward()
- optimizer.step()
- if t % 5 == 0:
- plt.cla()
- plt.scatter(x.data.numpy(), y.data.numpy())
- plt.plot(x.data.numpy(), prediction.data.numpy(), "r-", lw = 5)
- plt.text(0.5, 0, 'Loss=%.4f' % loss.data[0], fontdict={'size': 20, 'color': 'red'})
- plt.pause(0.1)
- plt.ioff()
- plt.show()
06 数学 微积分
1、极限:
无穷大无穷小阶数;
2、微分学:
导数:
1)导数就是曲线的斜率,是曲线变化快慢的反应;
2)二阶导数是斜率变化快慢的反应,表现曲线的凸凹性;
泰勒级数逼近
牛顿法和梯度下降;
3、Jensen不等式:
凸函数;Jensen不等式
概率论:
1、积分学:
牛顿-莱布尼茨公式
2、概率空间
随机变量与概率:概率密度函数的积分;条件概率;共轭分布;
概率分布:
1)两点分布/贝努力分布;
2)二项分布;
3)泊松分布;
4)均匀分布;
5)指数分布;
6)正态分布/高斯分布;
3、大数定律和中心极限
线性代数:
1)矩阵
2)线性回归;
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