大数据建模应用与模型优化实战

大数据建模应用与模型优化实战
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    傅一航  华为系大数据专家,计算机软件与理论硕士研究生(研究方向:数据挖掘、搜索引擎)

    在华为工作十年,五项国家专利,在华为工作期间获得华为数项奖项,曾在英国、日本、荷兰和比利时等海外市场做项目,对大数据有深入的研究,傅老师专注于大数据分析与挖掘等应用技术,以及大数据系统部署解决方案,旨在将大数据的数据分析、数据挖掘、数据建模应用于行业及商业领域,解决行业实际的问题,傅老师目前致力于将大数据技术应用于通信、金融、航空、电商、互联网、政府等领域,傅老师的课程最大特色:实战性强!“围绕业务问题+搭建分析框架+运用分析方法+建立分析模型+熟悉分析工具+形成业务策略”,以商业问题为起点,基于实际的业务应用场景(明确目的),搭建全面系统的业务框架和分析维度(分析思路),选择最合适的方法(分析方法),深入浅出的理论讲解(分析模型),使用简单实用的工具操作(分析工具),对分析结果进行有效的解读(数据可视化),最终形成具体的业务建议,实现业务分析/数据分析的闭环。

    课程目标

    本课程专注于大数据建模课程,面向数据分析部等专门负责数据分析与建模的人士。主要内容包括数据建模的过程和步骤,以及建模涉及到的分析方法、分析模型,以及模型优化等。本课程从实际的业务需求出发,对数据分析及数据挖掘技术进行了全面的介绍,通过大量的操作演练,帮助学员掌握数据分析和数据挖掘的思路、方法、工具,从大量的企业经营数据中进行分析,发现业务运作规律,进行客户洞察,挖掘客户行为特点,消费行为,实现精准营销,帮助运营团队深入理解业务运作,以达到提升学员的数据综合分析能力,支撑运营决策的目的。

    通过本课程的学习,达到如下目的:

    • 掌握数据建模的基本过程和步骤。
    • 掌握数据建模前的属性筛选的系统方法,为建模打下基础。
    • 掌握常用的数值预测模型,包括回归预测和时序预测,以及其适用场景。
    • 掌握常用的分类预测模型,包括逻辑回归、决策树、神经网络、判别分析等等,以及分类模型的优化。
    • 掌握数据挖掘常用的专题模型。

    授课对象

    业务支撑、网络中心、IT系统部、数据分析部等对业务数据分析有较高要求的相关专业人员。

    学员要求

    • 每个学员自备一台便携机(必须)。
    • 便携机中事先安装好OfficeExcel 2013版本及以上。
    • 便携机中事先安装好IBM SPSSStatisticsv24版本以上软件。

    注:讲师可以提供试用版本软件及分析数据源。

    授课方式

    基础知识精讲 + 案例演练+ 实际业务问题分析 + SPSS实际操作

    本课程突出数据挖掘的实际应用,结合行业的典型应用特点,从实际问题入手,引出相关知识,进行大数据的收集与处理;探索数据之间的规律及关联性,帮助学员掌握系统的数据预处理方法;介绍常用的模型,训练模型,并优化模型,以达到最优分析结果。

    课程大纲

    第一部分:数据建模基本过程
    1、预测建模六步法
    选择模型:基于业务选择恰当的数据模型
    属性筛选:选择对目标变量有显著影响的属性来建模
    训练模型:采用合适的算法对模型进行训练,寻找到最合适的模型参数
    评估模型:进行评估模型的质量,判断模型是否可用
    优化模型:如果评估结果不理想,则需要对模型进行优化
    应用模型:如果评估结果满足要求,则可应用模型于业务场景
    2、数据挖掘常用的模型
    数值预测模型:回归预测、时序预测等
    分类预测模型:逻辑回归、决策树、神经网络、支持向量机等
    市场细分:聚类、RFM、PCA等
    产品推荐:关联分析、协同过滤等
    产品优化:回归、随机效用等
    产品定价:定价策略/最优定价等
    3、属性筛选/特征选择/变量降维
    基于变量本身特征
    基于相关性判断
    因子合并(PCA等)
    IV值筛选(评分卡使用)
    基于信息增益判断(决策树使用)
    4、模型评估
    模型质量评估指标:R^2、正确率/查全率/查准率/特异性等
    预测值评估指标:MAD、MSE/RMSE、MAPE、概率等
    模型评估方法:留出法、K拆交叉验证、自助法等
    其它评估:过拟合评估
    5、模型优化
    优化模型:选择新模型/修改模型
    优化数据:新增显著自变量
    优化公式:采用新的计算公式
    6、模型实现算法(暂略)
    7、好模型是优化出来的
    案例:通信客户流失分析及预警模型
    第二部分:属性筛选方法
    问题:如何选择合适的属性来进行建模预测?
    比如:价格是否可用于产品销量的预测?套餐的合理性是否会影响客户流失?在欺诈风险中有哪些数据会有异常表现?
    1、属性筛选/变量降维的常用方法
    基于变量本身特征来选择属性
    基于数据间的相关性来选择属性
    基于因子合并(如PCA分析)实现变量的合并
    利用IV值筛选
    基于信息增益来选择属性
    2、相关分析(衡量变量间的线性相关性)
    问题:这两个属性是否会相互影响?影响程度大吗?
    相关分析简介
    相关分析的三个种类
        简单相关分析
        偏相关分析
        距离相关分析
    相关系数的三种计算公式
        Pearson相关系数
        Spearman相关系数
        Kendall相关系数
    相关分析的假设检验
    相关分析的四个基本步骤
    演练:体重与腰围的关系
    演练:营销费用会影响销售额吗
    演练:哪些因素与汽车销量有相关性
    演练:通信费用与开通月数的相关分析
    偏相关分析
        偏相关原理:排除不可控因素后的两变量的相关性
        偏相关系数的计算公式
        偏相关分析的适用场景
    距离相关分析
    3、方差分析(衡量类别变量与数据变量的相关性)
    问题:哪些才是影响销量的关键因素?
    方差分析的应用场景
    方差分析的三个种类
        单因素方差分析
        多因素方差分析
        协方差分析
    方差分析的原理
    方差分析的四个步骤
    解读方差分析结果的两个要点
    演练:终端摆放位置与终端销量有关吗
    演练:开通月数对客户流失的影响分析
    演练:客户学历对消费水平的影响分析
    演练:广告和价格是影响终端销量的关键因素吗
    演练:营业员的性别、技能级别对产品销量有影响吗
    演练:寻找影响产品销量的关键因素
    多因素方差分析原理
    多因素方差分析的作用
    多因素方差结果的解读
    演练:广告形式、地区对销量的影响因素分析(多因素)
    协方差分析原理
    协方差分析的适用场景
    演:饲料对生猪体重的影响分析(协方差分析)
    4、列联分析/卡方检验(两类别变量的相关性分析)w交叉表与列联表
    卡方检验的原理
    卡方检验的几个计算公式
    列联表分析的适用场景
    案例:套餐类型对客户流失的影响分析
    案例:学历对业务套餐偏好的影响分析
    案例:行业/规模对风控的影响分析
    5、相关性分析各种方法的适用场景
    6、主成份分析(PCA)
    因子分析的原理
    因子个数如何选择
    如何解读因子含义
    案例:提取影响电信客户流失的主成分分析
    第三部分:回归预测模型篇
    问题:如何预测产品的销量/销售金额?如果产品跟随季节性变动,该如何预测?新产品上市,如果评估销量上限及销售增速?
    1、常用的数值预测模型
    回归预测
    时序预测
    2、回归预测/回归分析
    问题:如何预测未来的销售量(定量分析)?
    回归分析的基本原理和应用场景
    回归分析的种类(一元/多元、线性/曲线)
    得到回归方程的四种常用方法
        Excel函数
        散点图+趋势线
        线性回归工具
        规范求解
    线性回归分析的五个步骤
    回归方程结果的解读要点
    评估回归模型质量的常用指标
    评估预测值的准确度的常用指标
    演练:散点图找推广费用与销售额的关系(一元线性回归)
    演练:推广费用、办公费用与销售额的关系(多元线性回归)
    演练:让你的营销费用预算更准确
    演练:如何选择最佳的回归预测模型(曲线回归)
    带分类变量的回归预测
    演练:汽车季度销量预测
    演练:工龄、性别与终端销量的关系
    演练:如何评估销售目标与资源配置(营业厅)
    3、自动筛选不显著自变量
    第四部分:回归预测模型优化篇
    1、回归分析的基本原理
    三个基本概念:总变差、回归变差、剩余变差
    方程的显著性检验:是否可以做回归分析?
    因素的显著性检验:自变量是否可用?
    拟合优度检验:回归模型的质量评估?
    理解标准误差的含义:预测的准确性?
    2、回归模型优化思路:寻找最佳回归拟合线
    如何处理预测离群值(剔除离群值)
    如何剔除非显著因素(剔除不显著因素)
    如何进行非线性关系检验(增加非线性自变量)
    如何进行相互作用检验(增加相互作用自变量)
    如何进行多重共线性检验(剔除共线性自变量)
    如何检验误差项(修改因变量)
    如何判断模型过拟合(模型过拟合判断)
    案例:模型优化案例
    3、规划求解工具简介
    4、自定义回归模型(如何利用规划求解进行自定义模型)
    例:如何对餐厅客流量进行建模及模型优化
    5、好模型都是优化出来的
    第五部分:分类预测模型
    问题:如何评估客户购买产品的可能性?或者说,影响客户购买意向的产品关键特性是什么?
    1、分类预测模型概述
    2、常见分类预测模型
    3、评估分类模型的常用指标
    正确率、查全率/查准率、特异性等
    4、逻辑回归分析模型(LR)
    问题:如果评估用户是否购买产品的概率?
    逻辑回归模型原理及适用场景
    逻辑回归的种类
        二项逻辑回归
        多项逻辑回归
    如何解读逻辑回归方程
    带分类自变量的逻辑回归分析
    多项逻辑回归
    案例:如何评估用户是否会购买某产品(二项逻辑回归)
    案例:多品牌选择模型分析(多项逻辑回归)
    5、决策树分类(DT)
    问题:如何提取客户流失者、拖欠货款者的特征?如何预测其流失的概率?
    决策树分类的原理
    决策树的三个关键问题
        如何选择最佳属性来构建节点
        如何分裂变量
        如何修剪决策树
    选择最优属性
        熵、基尼索引、分类错误
        属性划分增益
    如何分裂变量
        多元划分与二元划分
        连续变量离散化(最优划分点)
    修剪决策树
        剪枝原则
        预剪枝与后剪枝
    构建决策树的四个算法
        C5.0、CHAID、CART、QUEST
        各种算法的比较
    如何选择最优分类模型?
    案例:识别银行欠货风险,提取欠货者的特征
    案例:客户流失预警与客户挽留模型
    6、人工神经网络(ANN)
    神经网络概述
    神经网络基本原理
    神经网络的结构
    神经网络的建立步骤
    神经网络的关键问题
    BP反向传播网络(MLP)
    径向基网络(RBF)
    案例:评估银行用户拖欠货款的概率
    7、判别分析(DA)
    判别分析原理
    距离判别法
    典型判别法
    贝叶斯判别法
    案例:MBA学生录取判别分析
    案例:上市公司类别评估
    8、最近邻分类(KNN)
    基本原理
    关键问题
    9、贝叶斯分类(NBN)
    贝叶斯分类原理
    计算类别属性的条件概率
    估计连续属性的条件概率
    贝叶斯网络种类:TAN/马尔科夫毯
    预测分类概率(计算概率)
    案例:评估银行用户拖欠货款的概率
    10、支持向量机(SVM)
    SVM基本原理
    线性可分问题:最大边界超平面
    线性不可分问题:特征空间的转换
    维空难与核函数
    第六部分:分类模型优化篇(集成方法)
    1、集成方法的基本原理:利用弱分类器构建强分类模型
    选取多个数据集,构建多个弱分类器
    多个弱分类器投票决定
    2、集成方法/元算法的种类
    Bagging算法
    Boosting算法
    3、Bagging原理
    如何选择数据集
    如何进行投票
    随机森林
    4、Boosting的原理
    AdaBoost算法流程
    样本选择权重计算公式
    分类器投票权重计算公式
    第七部分:时序预测模型
    问题:无法找到影响因素,无法回归建模,怎么办?随着业务受季节性因素影响,未来的销量如何预测?
    1、时序序列简介
    2、时序分析的原理及应用场景
    3、常见时序预测模型
    评估预测值的准确度指标
    平均绝对误差MAD
    均方差MSE/RMSE
    平均误差率MAPE
    4、移动平均
    应用场景及原理
    移动平均种类
        一次移动平均
        二次移动平均
        加权移动平均
        移动平均比率法
    移动平均关键问题
        最佳期数N的选择原则
        最优权重系数的选取原则
    演练:平板电脑销量预测及评估
    演练:快销产品季节销量预测及评估
    5、指数平滑
    应用场景及原理
    最优平滑系数的选取原则
    指数平滑种类
        一次指数平滑
        二次指数平滑(Brown线性、Holt线性、Holt指数、阻尼线性、阻尼指数)
        三次指数平滑
    演练:煤炭产量预测
    演练:航空旅客量预测及评估
    6、温特期季节性预测模型
    适用场景及原理
    Holt-Winters加法模型
    Holt-Winters乘法模型
    演练:汽车销量预测及评估
    7、回归季节预测模型
    季节性回归模型的参数
    基于时期t的相加模型
    基于时期t的相乘模型
    怎样解读模型的含义
    案例:美国航空旅客里程的季节性趋势分析
    8、新产品预测模型与S曲线
    新产品累计销量的S曲线模型
    如何评估销量增长的上限以及拐点
    珀尔曲线与龚铂兹曲线
    案例:如何预测产品的销售增长拐点,以及销量上限
    演戏:预测IPad产品的销量
    第八部分:银行信用评分卡模型
    1、信用评分卡模型简介
    2、评分卡的关键问题
    3、信用评分卡建立过程
    筛选重要属性
    数据集转化
    建立分类模型
    计算属性分值
    确定审批阈值
    4、筛选重要属性 
    属性分段
    基本概念:WOE、IV
    属性重要性评估
    5、数据集转化
    连续属性最优分段
    计算属性取值的WOE
    6、建立分类模型
    训练逻辑回归模型
    评估模型
    得到字段系数
    7、计算属性分值
    计算补偿与刻度值
    计算各字段得分
    生成评分卡
    8、确定审批阈值
    画K-S曲线
    计算K-S值
    获取最优阈值
    第九部分:实战篇(电信业客户流失分析模型)
    1、商业理解
    业务背景
    如何定义流失
    2、分析思路
    流失客户的典型特征是什么?
    预测哪些高价值客户可能会流失?
    市场挽留的预计收益是多少?
    3、数据收集
    客户基本信息
    客户行为数据
    客户交互数据
    客户态度数据
    4、数据预处理
    变量衍生(数据波动)
    探索性分析
    属性筛选
    5、数据建模
    如何选择模型
        聚类
        决策树或神经网络
    模型评估
    6、模型应用
    结束:课程总结与问题答疑。