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Python描述统计分析

news 来源：原创 2025/5/23 12:34:11

在数据驱动的时代，描述统计分析是理解数据特征、挖掘潜在价值的第一把钥匙。Python凭借其丰富的生态库和简洁的语法，已成为数据分析师的首选工具。本文将结合理论解析与实战案例，系统讲解如何利用Python完成从数据读取到洞察输出的完整分析流程。

一、核心工具链：Python统计生态全景

Python的统计分析能力建立在四大核心库之上：

NumPy：数值计算基座

import numpy as np
data = np.random.normal(0, 1, 1000)  # 生成正态分布随机数
print(f"均值: {np.mean(data):.2f}, 标准差: {np.std(data):.2f}")

提供多维数组对象和数学运算函数，支持向量化操作，比纯Python计算快10-100倍。

Pandas：结构化数据处理引擎

import pandas as pd
df = pd.read_csv('sales_data.csv')
print(df.describe(percentiles=[0.25, 0.75]))  # 自定义分位数输出

其DataFrame结构支持自动数据对齐，describe()方法可一键生成18项统计指标，包括计数、分位数、极值等。

SciPy：高级统计方法库

from scipy import stats
t_stat, p_value = stats.ttest_ind(group1, group2)  # 独立样本t检验
print(f"T统计量: {t_stat:.3f}, P值: {p_value:.4f}")

提供假设检验、概率分布计算等高级功能，其stats模块包含40余种连续分布和12种离散分布。

可视化双雄：Matplotlib+Seaborn

import matplotlib.pyplot as plt
import seaborn as snssns.histplot(df['price'], kde=True)  # 直方图+核密度估计
plt.axvline(df['price'].median(), color='r', linestyle='--')  # 添加中位数线

Seaborn基于Matplotlib开发，内置20余种统计图表模板，可自动处理分类变量着色。

二、关键分析维度与实现方法

1. 集中趋势测量

均值陷阱：对异常值敏感，金融数据建议用几何平均数

from scipy.stats import gmean
print(f"几何均值: {gmean(df['returns']+1):.4f}")  # 收益率计算需+1防负值

中位数优势：适合偏态分布数据，Pandas的median()方法自动排除NaN值

2. 离散程度评估

标准差与方差：反映绝对离散程度

print(f"变异系数: {df['price'].std()/df['price'].mean():.2%}")  # 标准化离散指标

四分位距：稳健的离散度量，配合箱线图使用

Q1, Q3 = df['price'].quantile([0.25, 0.75])
print(f"四分位距: {Q3-Q1:.2f}")

3. 分布形态诊断

偏度检测：正偏态（右偏）数据需警惕极端值

if df['price'].skew() > 1:print("数据呈现强右偏态，建议进行对数转换")

峰度识别：过高的峰度值（>3）表明存在异常聚集

print(f"超额峰度: {df['price'].kurtosis()-3:.2f}")  # 减3得到超额峰度

三、实战案例：电商用户行为分析

以某电商平台用户消费数据为例，演示完整分析流程：

1. 数据预处理

df = pd.read_csv('ecommerce.csv', parse_dates=['order_date'])
df['total_spent'] = df['order_amount'].cumsum()  # 计算累计消费
df.dropna(subset=['user_id'], inplace=True)  # 删除缺失关键字段记录

2. 核心指标计算

metrics = {'用户数': len(df['user_id'].unique()),'客单价': df['order_amount'].mean(),'复购率': (df['user_id'].value_counts() > 1).mean(),'留存率': df.groupby('user_id')['order_date'].nunique().gt(1).mean()
}
print(pd.Series(metrics).to_string())  # 格式化输出

3. 高级可视化分析

plt.figure(figsize=(12, 8))# 绘制用户消费金额分布
plt.subplot(221)
sns.histplot(df['order_amount'], bins=30, kde=True)
plt.title('订单金额分布')# 绘制消费时间热力图
plt.subplot(222)
sns.heatmap(df.pivot_table(index='order_date'.dt.hour, columns='order_date'.dt.weekday,values='order_amount',aggfunc='count'),annot=True, fmt='d')
plt.title('消费时段热力图')plt.tight_layout()
plt.savefig('ecommerce_analysis.png', dpi=300)