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Diagramas de Voronoi con spatial de python

Big Data, Consultoría, Python, ,

En breve «mis cachorros», como llamo a un grupo de los mejores Data Scientist de Europa (de los que tengo que hablar algún día) se van a enfrentar a un problema que probablemente tengan que resolver con análisis geométricos muy complejos. Para despertarles la curiosidad (sé que me leen) hoy traigo al blog una entrada que nos aproxima al método de interpolación geométrica más sencillo, al diagrama de Voronoi. Con spatial de scipy podemos trabajar con estos diagramas:

seed(89)
df = pd.DataFrame(np.random.uniform(1,100,size=(20, 2)), columns=list('XY'))
plt.scatter(df.X, df.Y,marker=".")
show()

voronoi_python1

Estos puntos aleatorios en el espacio de 2 dimensiones pueden generar regiones por interpolación y representarlas con voronoi_2d_plot:

from scipy.spatial import Voronoi, voronoi_plot_2d
vor = Voronoi(df)
voronoi_plot_2d(vor)

voronoi_python2

Ahora si queremos determinar si un punto de espacio está dentro de una de las celdas que delimitan los diagramas de Voronoi que hemos creado podemos hacerlo por vecinos cercanos con la función cKDTree:

from scipy.spatial import cKDTree
vor_kdtree = cKDTree(df)
puntos = [[1,100],[100,1]]
test_point_dist, test_point_regions = vor_kdtree.query(puntos,k=1)
test_point_regions

Y ahora viene lo único interesante de esta entrada, ¿cómo identificamos las regiones? No empleéis .regions, emplead:

pd.concat([df,pd.DataFrame(vor.point_region)],axis=1)

Los puntos (1,100) y (100,1) aparecen en la región que nos identifica la posición 19 y 9… Me ha costado tiempo entenderlo, me hago viejo. Saludos.

Preparar nuestros datos para sklearn. Pasar de string a número

Modelos, Python, Trucos

Cuando trabajamos con python y sklearn necesitamos que todos los datos que vamos a modelizar sean númericos, si tenemos variables carácter necesitamos previamente transformarlas a números. La forma más rápida para realizar esta tarea es emplear preprocesing de sklearn:

import pandas as pd
dias = {'dia': ['lunes','martes','viernes','miercoles','jueves','martes','miercoles','jueves','lunes']}
dias = pd.DataFrame(dias)
dias

Creamos un data frame a partir de una diccionario que se compone de los días de la semana ahora vamos a codificar las etiquetas con el LabelEncoder de sklearn:

from sklearn import preprocessing
le = preprocessing.LabelEncoder()
le.fit(dias['dia'])

Podemos listar las clases:

list(le.classes_)

Me gustaría destacar que hay que tener especial cuidado con el orden de las codificaciones porque es un orden léxico-gráfico, no va por orden de aparición:

dias = le.transform(dias['dia'])
dias

Ahora ya estamos en disposición de poder emplear sklearn para entrenar nuestro modelo.

Truco Python. Reemplazar una cadena de caracteres en los nombres de las columnas de un data frame

Python, Trucos

Más largo el título de la entrada que la entrada en si misma. Tenemos un conjunto de datos que os podéis descargar de este link que ya es conocido. Os descargáis los datos y creamos un data frame que tiene 10.000 registros y 251 columnas, casi todas se llaman attx y queremos cambiar el nombre a columna_x. Mi sugerencia para hacerlo vía pandas es:

import pandas as pd
df = pd.read_csv('C:\temp\wordpress\au2_10000.csv')
df.head()

df.columns = df.columns.str.replace('att','columna_')
df.head()

Espero que sea de utilidad. Saludos.

Gráfico de barras y líneas con Python

Formación, Python

grafico de barras y lineas python

Típico gráfico de dos ejes de barras y líneas donde las barras miden una exposición y las líneas una frecuencia, en el mundo actuarial son muy habituales y son muy útiles para ver proporciones dentro de grupos a la vez que representamos el tamaño del grupo. Los datos habituales del curso de GLM for insurance data:

import pandas as pd
df = pd.read_csv('http://www.businessandeconomics.mq.edu.au/our_departments/Applied_Finance_and_Actuarial_Studies/acst_docs/glms_for_insurance_data/data/claimslong.csv')

df.head()

Ya tenemos un data frame con nuestros datos leyendo directamente del csv, ahora preparamos los datos para representarlos:

frecuencia =  pd.DataFrame((df['claim']).groupby(df['period']).mean())
exposicion = pd.DataFrame((df['claim']).groupby(df['period']).count())

No tenemos un campo exposición en los datos, asumo que la exposición es igual al número de registros así que la frecuencia será la media de los siniestros y la exposición el total de registros, el análisis lo hacemos por el campo period, es el campo por el que agrupamos y ahora solo tenemos que realizar el gráfico:

import matplotlib.pyplot as plt

fig = plt.figure()
ax = exposicion['claim'].plot(kind='bar',grid=True)
ax2 = ax.twinx()
ax2.plot(frecuencia['claim'].values, linestyle='-', linewidth=2.0,color='red')
plt.show();

El eje principal es ax y representa la exposición en barras, con ax.twinx añadimos eje secundario, ax2 que será la línea que contiene la frecuencia. No es un código python complejo y es un tipo de gráfico que nos ofrece mucha información. En breve GLM con python (espero).

Machine learning. Elegir el mejor Gradient Boost de forma iterativa con GridSearchCV

Formación, Machine Learning, Monográficos, Python,

Carlos [aka «el tete»] me está enseñando python y una de las cosas que me ha enseñado es seleccionar de forma iterativa el mejor modelo con GridSearchCV y por si fuera poco vamos a emplear el método de clasificación «gradient boosting» para que no caiga en desuso sobre todo porque es una técnica que, bajo mi punto de vista, ofrece modelos muy estables. El ejemplo para ilustrar el proceso ya es conocido ya que vamos a estimar la letra O, mi talento no da para mucho más. Recordamos los primeros pasos:

import numpy as np
import pandas as pd
from pylab import *

largo = 10000

df = pd.DataFrame(np.random.uniform(0,100,size=(largo, 2)), columns=list('XY'))

dependiente1 = np.where(((df.X-50)**2/20**2 + (df.Y-50)**2/40**2>1) ,1,0)
dependiente2 = np.where(((df.X-50)**2/30**2 + (df.Y-50)**2/50**2>1) ,1,0)
dependiente = dependiente1 - dependiente2

plt.scatter(df.X, df.Y,c=dependiente,marker=".")
show()

Tenemos una letra O fruto de jugar con la ecuación de la elipse y ahora creamos el conjunto de datos con el que entrenamos el modelo y el conjunto de datos de test para comprobar posteriormente como funciona:

#Dividimos en validacion y test
from sklearn.model_selection import train_test_split
X_train, X_test, y_train, y_test = train_test_split(df,dependiente,stratify=dependiente,
test_size = 0.5, random_state=123)

Nada nuevo bajo el sol pero me gusta poner los ejemplos al completo para que sean reproducibles. Ahora vienen las enseñanzas «del tete»:

# GradientBoostingClassifier
from sklearn.ensemble import GradientBoostingClassifier
from sklearn.model_selection import GridSearchCV
np.random.seed(40)

#Parámetros para iterar
fun_perdida = ('deviance', 'exponential')
profundidad = range(5,15)
minimo_split =range(5,10,1)
learning_rate = [ 0.01, 0.1, 0.2, 0.3]

modeloGBM = GradientBoostingClassifier(random_state=1,n_estimators =100)

param_grid = dict(max_depth = profundidad, min_samples_split=minimo_split,
loss = fun_perdida, learning_rate=learning_rate)

grid = GridSearchCV(modeloGBM, param_grid, cv=10,scoring= 'roc_auc')
grid.fit(X_train,y_train)

mejor_modelo = modeloGBM.fit(X_train,y_train)

Los protragonistas de la entrada son GradientBoostingClassifier Seguir leyendo Machine learning. Elegir el mejor Gradient Boost de forma iterativa con GridSearchCV →

Mosaic plot con python

Formación, Python

Entrada análoga a otra realizada con R hace mucho tiempo empleando R, ahora realizo esta tarea con pytho. Estos gráficos van a ser necesarios para un fregado en el que ando metido ahora y como podéis ver es una tarea muy sencilla:

import pandas as pd
df = pd.read_csv('http://www.businessandeconomics.mq.edu.au/our_departments/Applied_Finance_and_Actuarial_Studies/acst_docs/glms_for_insurance_data/data/claimslong.csv')

from statsmodels.graphics.mosaicplot import mosaic
mosaic(df, ['agecat', 'valuecat'])
show()

Y da como resultado:

mosaic_plot_python

Saludos.

¿Si hacemos modelos de riesgo con python?
 

Machine learnig. Análisis gráfico del funcionamiento de algunos algoritmos de clasificacion

Formación, Machine Learning, Modelos, Monográficos, Python, , , , ,

Letra_O

De forma gráfica os voy a presentar algunas técnicas de clasificación supervisada de las más empleadas en Machine Learning y podremos ver cómo se comportan de forma gráfica en el plano. Como siempre prefiero ilustrarlo a entrar en temas teóricos y para esta tarea se me ha ocurrido pintar una letra O y comenzar a trabajar con Python, así de simple. Lo primero es tener los datos, evidentemente serán puntos aleatorios en el plano donde pintamos una variable dependiente con forma de O:

import numpy as np
import pandas as pd
from pylab import *

largo = 10000

df = pd.DataFrame(np.random.uniform(0,100,size=(largo, 2)), columns=list('XY'))

dependiente1 = np.where(((df.X-50)**2/20**2 + (df.Y-50)**2/40**2>1) ,1,0)
dependiente2 = np.where(((df.X-50)**2/30**2 + (df.Y-50)**2/50**2>1) ,1,0)
dependiente = dependiente1 - dependiente2

plt.scatter(df.X, df.Y,c=dependiente,marker=".")
show()

Se crea un data frame con 10.000 registros y dos variables aleatorias con valores entre 0 y 100 X e Y. Soy consciente de la forma en la que se obtiene la variable dependiente, no entiendo como funciona np.where con condiciones múltiples y por ello toman valor 1 aquellas observaciones del plano que están entre las dos eclipses que pinto dentro del plano. Con todo esto tenemos unos datos como ilustran el scatter plot con el que se inicia esta entrada. El siguiente paso será dividir los datos en validación y test mediante train_test_split:

#Dividimos en validacion y test
from sklearn.model_selection import train_test_split
X_train, X_test, y_train, y_test = train_test_split(df,dependiente,stratify=dependiente,
test_size = 0.5, random_state=123)

Ahora vamos a estudiar gráficamente como se comportan algunos algoritmos de machine learning para clasificar la letra O en el espacio. Empezamos por los árboles de decisión Seguir leyendo Machine learnig. Análisis gráfico del funcionamiento de algunos algoritmos de clasificacion →