北京二手房房价分析与预测
目的：本篇给大家介绍一个数据分析的初级项目，目的是通过项目了解如何使用Python进行简单的数据分析。
数据源：博主通过爬虫采集的链家全网北京二手房数据（关注微信公众号：杰哥的IT之旅，后台回复【二手房数据】添加微信获取）。
数据初探
首先导入要使用的科学计算包numpy,pandas,可视化matplotlib,seaborn,以及机器学习包sklearn。
importpandasaspdimportnumpyasnpimportseabornassnsimportmatplotlibasmplimportmatplotlib.pyplotaspltfromIPython.displayimportdisplayplt.style.use("fivethirtyeight")sns.set_style({'font.sans-serif':['simhei','Arial']})%matplotlibinline#检查Python版本fromsysimportversion_infoifversion_info.major!=3:raiseException('请使用Python3来完成此项目')
然后导入数据，并进行初步的观察，这些观察包括了解数据特征的缺失值，异常值，以及大概的描述性统计。
#导入链家二手房数据lianjia_df=pd.read_csv('lianjia.csv')display(lianjia_df.head(n=2))
初步观察到一共有11个特征变量，Price在这里是我们的目标变量，然后我们继续深入观察一下。
23677Elevator
lianjia_df.describe()
上面结果给出了特征值是数值的一些统计值，包括平均数，标准差，中位数，最小值，最大值，25%分位数，75%分位数。这些统计结果简单直接，对于初始了解一个特征好坏非常有用，比如我们观察到 Size 特征 的最大值为1019平米，最小值为2平米，那么我们就要思考这个在实际中是不是存在的，如果不存在没有意义，那么这个数据就是一个异常值，会严重影响模型的性能。
当然，这只是初步观察，后续我们会用数据可视化来清晰的展示，并证实我们的猜测。
#添加新特征房屋均价df=lianjia_df.copy()df['PerPrice']=lianjia_df['Price']/lianjia_df['Size']#重新摆放列位置columns=['Region','District','Garden','Layout','Floor','Year','Size','Elevator','Direction','Renovation','PerPrice','Price']df=pd.DataFrame(df,columns=columns)#重新审视数据集display(df.head(n=2))
我们发现 Id特征其实没有什么实际意义，所以将其移除。由于房屋单价分析起来比较方便，简单的使用总价/面积就可得到，所以增加一个新的特征 PerPrice（只用于分析，不是预测特征）。另外，特征的顺序也被调整了一下，看起来比较舒服。
数据可视化分析
Region特征分析
对于区域特征，我们可以分析不同区域房价和数量的对比。
#对二手房区域分组对比二手房数量和每平米房价df_house_count=df.groupby('Region')['Price'].count().sort_values(ascending=False).to_frame().reset_index()df_house_mean=df.groupby('Region')['PerPrice'].mean().sort_values(ascending=False).to_frame().reset_index()f,[ax1,ax2,ax3]=plt.subplots(3,1,figsize=(20,15))sns.barplot(x='Region',y='PerPrice',palette="Blues_d",data=df_house_mean,ax=ax1)ax1.set_title('北京各大区二手房每平米单价对比',fontsize=15)ax1.set_xlabel('区域')ax1.set_ylabel('每平米单价')sns.barplot(x='Region',y='Price',palette="Greens_d",data=df_house_count,ax=ax2)ax2.set_title('北京各大区二手房数量对比',fontsize=15)ax2.set_xlabel('区域')ax2.set_ylabel('数量')sns.boxplot(x='Region',y='Price',data=df,ax=ax3)ax3.set_title('北京各大区二手房房屋总价',fontsize=15)ax3.set_xlabel('区域')ax3.set_ylabel('房屋总价')plt.show()
使用了pandas的网络透视功能 groupby分组排序。区域特征可视化直接采用seaborn 完成，颜色使用调色板 palette参数，颜色渐变，越浅说明越少，反之越多。
可以观察到：
二手房均价：西城区的房价最贵均价大约11万/平，因为西城在二环以里，且是热门学区房的聚集地。其次是东城大约10万/平，然后是海淀大约8.5万/平，其它均低于8万/平。
二手房房数量：从数量统计上来看，目前二手房市场上比较火热的区域。海淀区和朝阳区二手房数量最多，差不多都接近3000套，毕竟大区，需求量也大。然后是丰台区，近几年正在改造建设，有赶超之势。
二手房总价：通过箱型图看到，各大区域房屋总价中位数都都在1000万以下，且房屋总价离散值较高，西城最高达到了6000万，说明房屋价格特征不是理想的正太分布。
Size特征分析
f,[ax1,ax2]=plt.subplots(1,2,figsize=(15,5))#建房时间的分布情况sns.distplot(df['Size'],bins=20,ax=ax1,color='r')sns.kdeplot(df['Size'],shade=True,ax=ax1)#建房时间和出售价格的关系sns.regplot(x='Size',y='Price',data=df,ax=ax2)plt.show()
Size 分布：
通过distplot和kdeplot绘制柱状图观察 Size 特征的分布情况，属于长尾类型的分布，这说明了有很多面积很大且超出正常范围的二手房。
Size 与 Price 的关系：
通过regplot绘制了 Size 和 Price 之间的散点图，发现 Size 特征基本与Price呈现线性关系，符合基本常识，面积越大，价格越高。但是有两组明显的异常点：1.面积不到10平米，但是价格超出10000万；2. 一个点面积超过了1000平米，价格很低，需要查看是什么情况。
df.loc[df['Size']< 10]
经过查看发现这组数据是别墅，出现异常的原因是由于别墅结构比较特殊（无朝向无电梯），字段定义与二手商品房不太一样导致爬虫爬取数据错位。也因别墅类型二手房不在我们的考虑范围之内，故将其移除再次观察Size分布和Price关系。
df.loc[df['Size']>1000]
经观察这个异常点不是普通的民用二手房，很可能是商用房，所以才有1房间0厅确有如此大超过1000平米的面积，这里选择移除。
df=df[(df['Layout']!='叠拼别墅')&(df['Size']<1000)]
重新进行可视化发现就没有明显的异常点了。
Layout特征分析
f,ax1=plt.subplots(figsize=(20,20))sns.countplot(y='Layout',data=df,ax=ax1)ax1.set_title('房屋户型',fontsize=15)ax1.set_xlabel('数量')ax1.set_ylabel('户型')plt.show()
这个特征真是不看不知道，各种厅室组合搭配，竟然还有9室3厅，4室0厅等奇怪的结构。其中，2室一厅占绝大部分，其次是3室一厅，2室2厅，3室两厅。但是仔细观察特征分类下有很多不规则的命名，比如2室一厅与2房间1卫，还有别墅，没有统一的叫法。这样的特征肯定是不能作为机器学习模型的数据输入的，需要使用特征工程进行相应的处理。
Renovation 特征分析
发现Renovation装修特征中竟然有南北，它属于朝向的类型，可能是因为爬虫过程中一些信息位置为空，导致“Direction”朝向特征出现在这里，所以需要清除或替换掉。
#去掉错误数据“南北”，因为爬虫过程中一些信息位置为空，导致“Direction”的特征出现在这里，需要清除或替换df['Renovation']=df.loc[(df['Renovation']!='南北'),'Renovation']#画幅设置f,[ax1,ax2,ax3]=plt.subplots(1,3,figsize=(20,5))sns.countplot(df['Renovation'],ax=ax1)sns.barplot(x='Renovation',y='Price',data=df,ax=ax2)sns.boxplot(x='Renovation',y='Price',data=df,ax=ax3)plt.show()
观察到，精装修的二手房数量最多，简装其次，也是我们平日常见的。而对于价格来说，毛坯类型却是最高，其次是精装修。
Elevator 特征分析
初探数据的时候，我们发现Elevator特征是有大量缺失值的，这对于我们是十分不利的，首先我们先看看有多少缺失值：
misn=len(df.loc[(df['Elevator'].isnull()),'Elevator'])print('Elevator缺失值数量为：'+str(misn))
Elevator缺失值数量为：8237
这么多的缺失值怎么办呢？这个需要根据实际情况考虑，常用的方法有平均值/中位数填补法，直接移除，或者根据其他特征建模预测等。
这里我们考虑填补法，但是有无电梯不是数值，不存在平均值和中位数，怎么填补呢？这里给大家提供一种思路：就是根据楼层 Floor 来判断有无电梯，一般的楼层大于6的都有电梯，而小于等于6层的一般都没有电梯。有了这个标准，那么剩下的就简单了。
#由于存在个别类型错误，如简装和精装，特征值错位，故需要移除df['Elevator']=df.loc[(df['Elevator']=='有电梯')|(df['Elevator']=='无电梯'),'Elevator']#填补Elevator缺失值df.loc[(df['Floor']>6)&(df['Elevator'].isnull()),'Elevator']='有电梯'df.loc[(df['Floor']<=6)&(df['Elevator'].isnull()),'Elevator']='无电梯'f,[ax1,ax2]=plt.subplots(1,2,figsize=(20,10))sns.countplot(df['Elevator'],ax=ax1)ax1.set_title('有无电梯数量对比',fontsize=15)ax1.set_xlabel('是否有电梯')ax1.set_ylabel('数量')sns.barplot(x='Elevator',y='Price',data=df,ax=ax2)ax2.set_title('有无电梯房价对比',fontsize=15)ax2.set_xlabel('是否有电梯')ax2.set_ylabel('总价')plt.show()
结果观察到，有电梯的二手房数量居多一些，毕竟高层土地利用率比较高，适合北京庞大的人群需要，而高层就需要电梯。相应的，有电梯二手房房价较高，因为电梯前期装修费和后期维护费包含内了（但这个价格比较只是一个平均的概念，比如无电梯的6层豪华小区当然价格更高了）。
Year 特征分析
grid=sns.FacetGrid(df,row='Elevator',col='Renovation',palette='seismic',size=4)grid.map(plt.scatter,'Year','Price')grid.add_legend()
在Renovation和Elevator的分类条件下，使用FaceGrid分析 Year 特征，观察结果如下：
整个二手房房价趋势是随着时间增长而增长的；
2000年以后建造的二手房房价相较于2000年以前有很明显的价格上涨；
1980年之前几乎不存在有电梯二手房数据，说明1980年之前还没有大面积安装电梯；
1980年之前无电梯二手房中，简装二手房占绝大多数，精装反而很少；
Floor 特征分析
f,ax1=plt.subplots(figsize=(20,5))sns.countplot(x='Floor',data=df,ax=ax1)ax1.set_title('房屋户型',fontsize=15)ax1.set_xlabel('数量')ax1.set_ylabel('户型')plt.show()
可以看到，6层二手房数量最多，但是单独的楼层特征没有什么意义，因为每个小区住房的总楼层数都不一样，我们需要知道楼层的相对意义。另外，楼层与文化也有很重要联系，比如中国文化七上八下，七层可能受欢迎，房价也贵，而一般也不会有4层或18层。当然，正常情况下中间楼层是比较受欢迎的，价格也高，底层和顶层受欢迎度较低，价格也相对较低。所以楼层是一个非常复杂的特征，对房价影响也比较大。
总结
本次分享旨在让大家了解如何用Python做一个简单的数据分析，对于刚刚接触数据分析的朋友无疑是一个很好的练习。不过，这个分析还存在很多问题需要解决，比如：
解决爬虫获取的数据源准确度问题；
需要爬取或者寻找更多好的售房特征；
需要做更多地特征工程工作，比如数据清洗，特征选择和筛选；
使用统计模型建立回归模型进行价格预测；
更多内容会慢慢介绍和分享，敬请期待。
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