本文目录导读:

的回归分析。
Python实现基础回归分析
文件读取与数据准备
import pandas as pd
import numpy as np
from sklearn.linear_model import LinearRegression
from sklearn.model_selection import train_test_split
from sklearn.metrics import r2_score, mean_squared_error
# 读取CSV文件
def read_data_from_file(file_path, file_type='csv'):
if file_type == 'csv':
df = pd.read_csv(file_path)
elif file_type == 'excel':
df = pd.read_excel(file_path)
elif file_type == 'txt':
df = pd.read_csv(file_path, delimiter='\t')
return df
# 基本线性回归
def linear_regression_analysis(df, target_column, feature_columns):
# 准备数据
X = df[feature_columns]
y = df[target_column]
# 分割训练集和测试集
X_train, X_test, y_train, y_test = train_test_split(
X, y, test_size=0.2, random_state=42
)
# 训练模型
model = LinearRegression()
model.fit(X_train, y_train)
# 预测和评估
y_pred = model.predict(X_test)
results = {
'coefficients': model.coef_,
'intercept': model.intercept_,
'r2_score': r2_score(y_test, y_pred),
'mse': mean_squared_error(y_test, y_pred),
'model': model
}
return results
多种回归方法实现
多元回归与多项式回归
from sklearn.preprocessing import PolynomialFeatures
from sklearn.linear_model import Ridge, Lasso
class FileRegressionAnalyzer:
def __init__(self, file_path):
self.df = self.load_file(file_path)
self.models = {}
def load_file(self, file_path):
# 自动检测文件格式
if file_path.endswith('.csv'):
return pd.read_csv(file_path)
elif file_path.endswith(('.xlsx', '.xls')):
return pd.read_excel(file_path)
elif file_path.endswith('.json'):
return pd.read_json(file_path)
else:
raise ValueError("不支持的文件格式")
def polynomial_regression(self, target_col, feature_cols, degree=2):
"""多项式回归"""
X = self.df[feature_cols]
y = self.df[target_col]
# 生成多项式特征
poly_features = PolynomialFeatures(degree=degree)
X_poly = poly_features.fit_transform(X)
# 训练模型
model = LinearRegression()
model.fit(X_poly, y)
return {
'model': model,
'poly_features': poly_features,
'predictions': model.predict(X_poly)
}
def ridge_regression(self, target_col, feature_cols, alpha=1.0):
"""岭回归(L2正则化)"""
X = self.df[feature_cols]
y = self.df[target_col]
model = Ridge(alpha=alpha)
model.fit(X, y)
return model
自动化回归分析脚本
完整的工作流程脚本
#!/usr/bin/env python3
# -*- coding: utf-8 -*-
import sys
import argparse
import pandas as pd
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
import seaborn as sns
from typing import Dict, List, Tuple
class AutomaticRegressionAnalyzer:
def __init__(self):
self.data = None
self.results = {}
def load_and_analyze(self, file_path: str, target_column: str):
"""加载文件并执行完整分析"""
# 加载数据
self.data = self._load_data(file_path)
# 数据探索
print("数据基本信息:")
print(self.data.info())
print("\n数据统计描述:")
print(self.data.describe())
# 自动选择特征列
feature_columns = self._auto_select_features(target_column)
# 执行回归分析
results = self._perform_regression(target_column, feature_columns)
# 生成报告
self._generate_report(results, file_path)
return results
def _load_data(self, file_path: str) -> pd.DataFrame:
"""智能加载数据"""
if file_path.endswith('.csv'):
return pd.read_csv(file_path)
elif file_path.endswith(('.xlsx', '.xls')):
return pd.read_excel(file_path)
elif file_path.endswith('.txt'):
# 尝试不同的分隔符
for sep in [',', '\t', ';', '|']:
try:
df = pd.read_csv(file_path, sep=sep)
if len(df.columns) > 1:
return df
except:
continue
else:
# 默认使用pandas读取
return pd.read_csv(file_path)
def _auto_select_features(self, target_col: str) -> List[str]:
"""自动选择特征列"""
# 排除目标列和非数值列
numeric_cols = self.data.select_dtypes(include=[np.number]).columns
feature_cols = [col for col in numeric_cols if col != target_col]
# 计算相关性
correlations = self.data[feature_cols].corrwith(self.data[target_col])
# 选择相关性高的特征(阈值0.3)
high_corr_features = correlations[abs(correlations) > 0.3].index.tolist()
return high_corr_features if high_corr_features else feature_cols[:5]
def _perform_regression(self, target_col: str, feature_cols: List[str]) -> Dict:
"""执行多种回归分析"""
from sklearn.ensemble import RandomForestRegressor
from sklearn.metrics import mean_absolute_error
X = self.data[feature_cols]
y = self.data[target_col]
# 分割数据
X_train, X_test, y_train, y_test = train_test_split(
X, y, test_size=0.2, random_state=42
)
results = {
'features': feature_cols,
'models': {}
}
# 1. 线性回归
lr = LinearRegression()
lr.fit(X_train, y_train)
results['models']['线性回归'] = {
'model': lr,
'r2': r2_score(y_test, lr.predict(X_test)),
'mae': mean_absolute_error(y_test, lr.predict(X_test))
}
# 2. 随机森林回归
rf = RandomForestRegressor(n_estimators=100, random_state=42)
rf.fit(X_train, y_train)
results['models']['随机森林'] = {
'model': rf,
'r2': r2_score(y_test, rf.predict(X_test)),
'mae': mean_absolute_error(y_test, rf.predict(X_test))
}
return results
def _generate_report(self, results: Dict, file_path: str):
"""生成分析报告"""
print("\n" + "="*50)
print(f"回归分析报告 - {file_path}")
print("="*50)
print(f"\n使用的特征列:{results['features']}")
print("\n各模型性能比较:")
best_model = None
best_r2 = -1
for model_name, model_info in results['models'].items():
print(f"\n{model_name}:")
print(f" R²分数: {model_info['r2']:.4f}")
print(f" MAE: {model_info['mae']:.4f}")
if model_info['r2'] > best_r2:
best_r2 = model_info['r2']
best_model = model_name
print(f"\n最佳模型: {best_model} (R² = {best_r2:.4f})")
# 命令行接口
def main():
parser = argparse.ArgumentParser(description='文件内容回归分析工具')
parser.add_argument('file_path', help='数据文件路径')
parser.add_argument('target_column', help='目标变量列名')
parser.add_argument('--output', '-o', help='输出结果文件路径', default=None)
args = parser.parse_args()
analyzer = AutomaticRegressionAnalyzer()
results = analyzer.load_and_analyze(args.file_path, args.output)
if __name__ == "__main__":
main()
使用示例
命令行使用
# 基本使用 python regression_analyzer.py data.csv target_column_name # 保存结果到文件 python regression_analyzer.py data.csv price --output results.json # 处理Excel文件 python regression_analyzer.py data.xlsx sales
Python代码中调用
from regression_analyzer import FileRegressionAnalyzer
# 创建分析器
analyzer = FileRegressionAnalyzer('data.csv')
# 执行线性回归
results = analyzer.linear_regression_analysis(
target_column='price',
feature_columns=['size', 'rooms', 'age']
)
# 执行多项式回归
poly_results = analyzer.polynomial_regression(
target_col='price',
feature_cols=['size'],
degree=3
)
可视化分析
import matplotlib.pyplot as plt
import seaborn as sns
def visualize_regression_results(analyzer, target_col, feature_cols):
"""可视化回归结果"""
fig, axes = plt.subplots(2, 2, figsize=(12, 10))
# 1. 相关性热图
corr_matrix = analyzer.df[feature_cols + [target_col]].corr()
sns.heatmap(corr_matrix, annot=True, cmap='coolwarm', ax=axes[0,0])
axes[0,0].set_title('特征相关性热图')
# 2. 实际vs预测值
results = analyzer.linear_regression_analysis(target_col, feature_cols)
y_pred = results['model'].predict(analyzer.df[feature_cols])
axes[0,1].scatter(analyzer.df[target_col], y_pred, alpha=0.5)
axes[0,1].plot([analyzer.df[target_col].min(), analyzer.df[target_col].max()],
[analyzer.df[target_col].min(), analyzer.df[target_col].max()],
'r--', lw=2)
axes[0,1].set_xlabel('实际值')
axes[0,1].set_ylabel('预测值')
axes[0,1].set_title('实际值 vs 预测值')
# 3. 残差图
residuals = analyzer.df[target_col] - y_pred
axes[1,0].scatter(y_pred, residuals, alpha=0.5)
axes[1,0].axhline(y=0, color='r', linestyle='--', lw=2)
axes[1,0].set_xlabel('预测值')
axes[1,0].set_ylabel('残差')
axes[1,0].set_title('残差分布图')
# 4. 特征重要性
if hasattr(results['model'], 'coef_'):
coef_df = pd.DataFrame({
'特征': feature_cols,
'系数': results['model'].coef_
}).sort_values('系数', ascending=True)
axes[1,1].barh(coef_df['特征'], coef_df['系数'])
axes[1,1].set_title('特征系数重要性')
plt.tight_layout()
plt.show()
这个脚本框架提供了完整的文件内容回归分析功能,包括:
- 多种文件格式支持(CSV、Excel、JSON、TXT)
- 自动特征选择
- 多种回归方法(线性、多项式、岭回归、随机森林)
- 完整的评估指标
- 可视化分析
- 命令行接口
根据你的具体需求,可以进一步扩展功能或调整参数。
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