小而全的Pandas使用案例

公众号：尤而小屋
作者：Peter
编辑：Peter

大家好，我是Peter~

写过很多关于Pandas的文章，本文开展了一个简单的综合使用，主要分为：

• 如何自行模拟数据
• 多种数据处理方式
• 数据统计与可视化
• 用户RFM模型
• 用户复购周期

构建数据

本案例中用的数据是小编自行模拟的，主要包含两个数据：订单数据和水果信息数据，并且会将两份数据合并

import pandas as pd
import numpy as np
import random
from datetime import *
import time

import plotly.express as px
import plotly.graph_objects as go
import plotly as py

# 绘制子图
from plotly.subplots import make_subplots


1、时间字段

2、水果和用户

3、生成订单数据

order = pd.DataFrame({
    "time":time_range,  # 下单时间
    "fruit":fruit_list,  # 水果名称
    "name":name_list,  # 顾客名
    # 购买量
    "kilogram":np.random.choice(list(range(50,100)), size=len(time_range),replace=True) 
})

order


4、生成水果的信息数据

infortmation = pd.DataFrame({
    "fruit":fruits,
    "price":[3.8, 8.9, 12.8, 6.8, 15.8, 4.9, 5.8, 7],
    "region":["华南","华北","西北","华中","西北","华南","华北","华中"]
})

infortmation


5、数据合并

将订单信息和水果信息直接合并成一个完整的DataFrame，这个df就是接下来处理的数据

6、生成新的字段：订单金额

到这里你可以学到：

• 如何生成时间相关的数据
• 如何从列表（可迭代对象）中生成随机数据
• Pandas的DataFrame自行创建，包含生成新字段
• Pandas数据合并

分析维度1：时间

2019-2021年每月销量走势

1、先把年份和月份提取出来：

df["year"] = df["time"].dt.year
df["month"] = df["time"].dt.month
# 同时提取年份和月份
df["year_month"] = df["time"].dt.strftime('%Y%m')

df


2、查看字段类型：

3、分年月统计并展示：

# 分年月统计销量
df1 = df.groupby(["year_month"])["kilogram"].sum().reset_index()

fig = px.bar(df1,x="year_month",y="kilogram",color="kilogram")
fig.update_layout(xaxis_tickangle=45)   # 倾斜角度

fig.show()


2019-2021销售额走势

df2 = df.groupby(["year_month"])["amount"].sum().reset_index()

df2["amount"] = df2["amount"].apply(lambda x:round(x,2))

fig = go.Figure()
fig.add_trace(go.Scatter(  #
    x=df2["year_month"],
    y=df2["amount"],
    mode='lines+markers', # mode模式选择
    name='lines')) # 名字

fig.update_layout(xaxis_tickangle=45)   # 倾斜角度

fig.show()


年度销量、销售额和平均销售额

分析维度2：商品

水果年度销量占比

df4 = df.groupby(["year","fruit"]).agg({"kilogram":"sum","amount":"sum"}).reset_index()
df4["year"] = df4["year"].astype(str)
df4["amount"] = df4["amount"].apply(lambda x: round(x,2))

from plotly.subplots import make_subplots
import plotly.graph_objects as go

fig = make_subplots(
    rows=1, 
    cols=3,
    subplot_titles=["2019年","2020年","2021年"],
    specs=[[{"type": "domain"},   # 通过type来指定类型
           {"type": "domain"},
           {"type": "domain"}]]
)  

years = df4["year"].unique().tolist()

for i, year in enumerate(years):
    name = df4[df4["year"] == year].fruit
    value = df4[df4["year"] == year].kilogram
    
    fig.add_traces(go.Pie(labels=name,
                        values=value
                       ),
                 rows=1,cols=i+1
                )

fig.update_traces(
    textposition='inside',   # 'inside','outside','auto','none'
    textinfo='percent+label',
    insidetextorientation='radial',   # horizontal、radial、tangential
    hole=.3,
    hoverinfo="label+percent+name"
)

fig.show()


各水果年度销售金额对比

years = df4["year"].unique().tolist()

for _, year in enumerate(years):
    
    df5 = df4[df4["year"]==year]
    fig = go.Figure(go.Treemap( 
        labels = df5["fruit"].tolist(),
        parents = df5["year"].tolist(),
        values = df5["amount"].tolist(),
        textinfo = "label+value+percent root"
    ))
    
    fig.show()


商品月度销量变化

fig = px.bar(df5,x="year_month",y="amount",color="fruit")
fig.update_layout(xaxis_tickangle=45)   # 倾斜角度
fig.show()


折线图展示的变化：

分析维度3：地区

不同地区的销量

不同地区年度平均销售额

df7 = df.groupby(["year","region"])["amount"].mean().reset_index()


分析维度4：用户

用户订单量、金额对比

df8 = df.groupby(["name"]).agg({"time":"count","amount":"sum"}).reset_index().rename(columns={"time":"order_number"})

df8.style.background_gradient(cmap="Spectral_r")


用户水果喜好

根据每个用户对每种水果的订单量和订单金额来分析：

df9 = df.groupby(["name","fruit"]).agg({"time":"count","amount":"sum"}).reset_index().rename(columns={"time":"number"})

df10 = df9.sort_values(["name","number","amount"],ascending=[True,False,False])

df10.style.bar(subset=["number","amount"],color="#a97fcf")


px.bar(df10,
       x="fruit",
       y="amount",
#            color="number",
       facet_col="name"
      )


用户分层—RFM模型

RFM模型是衡量客户价值和创利能力的重要工具和手段。

通过这个模型能够反映一个用户的交期交易行为、交易的总体频率和总交易金额3项指标，通过3个指标来描述该客户的价值状况；同时依据这三项指标将客户划分为8类客户价值：

• Recency（R）是客户最近一次购买日期距离现在的天数，这个指标与分析的时间点有关，因此是变动的。理论上客户越是在近期发生购买行为，就越有可能复购

• Frequency（F）指的是客户发生购买行为的次数--最常购买的消费者，忠诚度也就较高。增加顾客购买的次数意味着能占有更多的时长份额。

• Monetary value（M）是客户购买花费的总金额。

下面通过Pandas的多个方法来分别求解这个3个指标，首先是F和M：每位客户的订单次数和总金额

如何求解R指标呢？

1、先求解每个订单和当前时间的差值

2、根据每个用户的这个差值R来进行升序排列，排在第一位的那条数据就是他最近购买记录：以xiaoming用户为例，最近一次是12月15号，和当前时间的差值是25天

3、根据用户去重，保留第一条数据，这样便得到每个用户的R指标：

4、数据合并得到3个指标：

当数据量足够大，用户足够多的时候，就可以只用RFM模型来将用户分成8个类型

用户复购周期分析

复购周期是用户每两次购买之间的时间间隔：以xiaoming用户为例，前2次的复购周期分别是4天和22天

下面是求解每个用户复购周期的过程：

1、每个用户的购买时间升序

2、将时间移动一个单位：

3、合并后的差值：

出现空值是每个用户的第一条记录之前是没有数据，后面直接删除了空值部分

直接取出天数的数值部分：

5、复购周期对比

px.bar(df16,
       x="day",
       y="name",
       orientation="h",
       color="day",
       color_continuous_scale="spectral"   # purples
      )


上图中矩形越窄表示间隔越小；每个用户整个复购周期由整个矩形长度决定。查看每个用户的整体复购周期之和与平均复购周期：

得到一个结论：Michk和Mike两个用户整体的复购周期是比较长的，长期来看是忠诚的用户；而且从平均复购周期来看，相对较低，说明在短时间内复购活跃。

从下面的小提琴中同样可以观察到，Michk和Mike的复购周期分布最为集中。

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