加入问卷
最可能值得一看的数据集之一就是学生、家长和老师关于学校质量的问卷了。这些问卷包含了每所学校的安全程度、教学水平等。在我们合并数据集之前，让我们添加问卷数据。在真实世界的数据科学工程中，你经常会在分析过程中碰到有趣的数据，并且希望合并它。使用像 Jupyter notebook 一样灵活的工具将允许你快速添加一些新的代码，并且重新开始你的分析。
因此，我们将添加问卷数据到我们的 data 文件夹，并且合并所有之前的数据。问卷数据分为两个文件，一个包含所有的学校，一个包含 75 学区。我们将需要写一些代码来合并它们。之后的代码我们将：
使用 windows-1252 编码读取所有学校的问卷。
使用 windows-1252 编码读取所有 75 号学区的问卷。
添加指示每个数据集所在学区的标志。
使用 DataFrame 的 concat 方法将数据集合并为一个。
In [66]:
survey1 = pandas.read_csv("schools/survey_all.txt", delimiter="\t", encoding='windows-1252')
survey2 = pandas.read_csv("schools/survey_d75.txt", delimiter="\t", encoding='windows-1252')
survey1["d75"] = Falsesurvey2["d75"] = Truesurvey = pandas.concat([survey1, survey2], axis=0)一旦我们将问卷合并，这里将会有一些混乱。我们希望我们合并的数据集列数最少，那么我们将可以轻易的进行列之间的对比并找出其间的关联。不幸的是，问卷数据有很多列并不是很有用：
In [16]:
survey.head()
Out[16]:
N_p
N_s
N_t
aca_p_11
aca_s_11
aca_t_11
aca_tot_11
bn
com_p_11
com_s_11
...
t_q8c_1
t_q8c_2
t_q8c_3
t_q8c_4
t_q9
t_q9_1
t_q9_2
t_q9_3
t_q9_4
t_q9_5
0
90.0
NaN
22.0
7.8
NaN
7.9
7.9
M015
7.6
NaN
...
29.0
67.0
5.0
0.0
NaN
5.0
14.0
52.0
24.0
5.0
1
161.0
NaN
34.0
7.8
NaN
9.1
8.4
M019
7.6
NaN
...
74.0
21.0
6.0
0.0
NaN
3.0
6.0
3.0
78.0
9.0
2
367.0
NaN
42.0
8.6
NaN
7.5
8.0
M020
8.3
NaN
...
33.0
35.0
20.0
13.0
NaN
3.0
5.0
16.0
70.0
5.0
3
151.0
145.0
29.0
8.5
7.4
7.8
7.9
M034
8.2
5.9
...
21.0
45.0
28.0
7.0
NaN
0.0
18.0
32.0
39.0
11.0
4
90.0
NaN
23.0
7.9
NaN
8.1
8.0
M063
7.9
NaN
...
59.0
36.0
5.0
0.0
NaN
10.0
5.0
10.0
60.0
15.0
5 rows × 2773 columns
我们可以通过查看数据文件夹中伴随问卷数据下载下来的文件来解决这个问题。它告诉我们们数据中重要的部分是哪些：
我们可以去除 survey 数据集中多余的列：
In [17]:
survey["DBN"] = survey["dbn"] survey_fields = ["DBN", "rr_s", "rr_t", "rr_p", "N_s", "N_t", "N_p", "saf_p_11", "com_p_11", "eng_p_11", "aca_p_11", "saf_t_11", "com_t_11", "eng_t_10", "aca_t_11", "saf_s_11", "com_s_11", "eng_s_11", "aca_s_11", "saf_tot_11", "com_tot_11", "eng_tot_11", "aca_tot_11",] survey = survey.loc[:,survey_fields] data["survey"] = survey survey.shape
Out[17]:
(1702, 23)
请确保理你已经了解了每个数据集的内容和相关联的列，这能节约你之后大量的时间和精力：
精简数据集
如果我们查看某些数据集，包括 class_size，我们将立刻发现问题：
In [18]:
data["class_size"].head()
Out[18]:
CSD
BOROUGH
SCHOOL CODE
SCHOOL NAME
GRADE
PROGRAM TYPE
CORE SUBJECT (MS CORE and 9-12 ONLY)
CORE COURSE (MS CORE and 9-12 ONLY)
SERVICE CATEGORY(K-9* ONLY)
NUMBER OF STUDENTS / SEATS FILLED
NUMBER OF SECTIONS
AVERAGE CLASS SIZE
SIZE OF SMALLEST CLASS
SIZE OF LARGEST CLASS
DATA SOURCE
SCHOOLWIDE PUPIL-TEACHER RATIO
DBN
0
1
M
M015
P.S. 015 Roberto Clemente
0K
GEN ED
-
-
-
19.0
1.0
19.0
19.0
19.0
ATS
NaN
01M015
1
1
M
M015
P.S. 015 Roberto Clemente
0K
CTT
-
-
-
21.0
1.0
21.0
21.0
21.0
ATS
NaN
01M015
2
1
M
M015
P.S. 015 Roberto Clemente
01
GEN ED
-
-
-
17.0
1.0
17.0
17.0
17.0
ATS
NaN
01M015
3
1
M
M015
P.S. 015 Roberto Clemente
01
CTT
-
-
-
17.0
1.0
17.0
17.0
17.0
ATS
NaN
01M015
4
1
M
M015
P.S. 015 Roberto Clemente
02
GEN ED
-
-
-
15.0
1.0
15.0
15.0
15.0
ATS
NaN
01M015
每所高中都有许多行（正如你所见的重复的 DBN 和 SCHOOL NAME）。然而，如果我们看向 sat_result数据集，每所高中只有一行：
In [21]:
data["sat_results"].head()
Out[21]:
DBN
SCHOOL NAME
Num of SAT Test Takers
SAT Critical Reading Avg. Score
SAT Math Avg. Score
SAT Writing Avg. Score
0
01M292
HENRY STREET SCHOOL FOR INTERNATIONAL STUDIES
29
355
404
363
1
01M448
UNIVERSITY NEIGHBORHOOD HIGH SCHOOL
91
383
423
366
2
01M450
EAST SIDE COMMUNITY SCHOOL
70
377
402
370
3
01M458
FORSYTH SATELLITE ACADEMY
7
414
401
359
4
01M509
MARTA VALLE HIGH SCHOOL
44
390
433
384
为了合并这些数据集，我们将需要找到方法将数据集精简到如 class_size 般一行对应一所高中。否则，我们将不能将 SAT 成绩与班级大小进行比较。我们通过首先更好的理解数据，然后做一些合并来完成。class_size 数据集像 GRADE 和 PROGRAM TYPE，每个学校有多个数据对应。为了将每个范围内的数据变为一个数据，我们将大部分重复行过滤掉，在下面的代码中我们将会：
只从
class_size中选择GRADE范围为09-12的行。只从
class_size中选择PROGRAM TYPE是GEN ED的行。将
class_size以DBN分组，然后取每列的平均值。重要的是，我们将找到每所学校班级大小（class_size）平均值。重置索引，将
DBN重新加到列中。
In [68]:
class_size = data["class_size"]class_size = class_size[class_size["GRADE "] == "09-12"]class_size = class_size[class_size["PROGRAM TYPE"] == "GEN ED"]class_size = class_size.groupby("DBN").agg(np.mean)class_size.reset_index(inplace=True)
data["class_size"] = class_size精简其它数据集
接下来，我们将需要精简 demographic 数据集。这里有每个学校收集多年的数据，所以这里每所学校有许多重复的行。我们将只选取 schoolyear 最近的可用行：
In [69]:
demographics = data["demographics"] demographics = demographics[demographics["schoolyear"] == 20112012] data["demographics"] = demographics
我们需要精简 math_test_results 数据集。这个数据集被 Grade 和 Year 划分。我们将只选取单一学年的一个年级。
In [70]:
data["math_test_results"] = data["math_test_results"][data["math_test_results"]["Year"] == 2011] data["math_test_results"] = data["math_test_results"][data["math_test_results"]["Grade"] == '8']
最后，graduation需要被精简：
In [71]:
data["graduation"] = data["graduation"][data["graduation"]["Cohort"] == "2006"] data["graduation"] = data["graduation"][data["graduation"]["Demographic"] == "Total Cohort"]
在完成工程的主要部分之前数据清理和挖掘是十分重要的。有一个高质量的，一致的数据集将会使你的分析更加快速。
计算变量
计算变量可以通过使我们的比较更加快速来加快分析速度，并且能使我们做到本无法做到的比较。我们能做的第一件事就是从分开的列 SAT Math Avg. Score，SAT Critical Reading Avg. Score 和 SAT Writing Avg. Score 计算 SAT 成绩：
将 SAT 列数值从字符转化为数字。
将所有列相加以得到
sat_score，即 SAT 成绩。
In [72]:
cols = ['SAT Math Avg. Score', 'SAT Critical Reading Avg. Score', 'SAT Writing Avg. Score'] for c in cols: data["sat_results"][c] = data["sat_results"][c].convert_objects(convert_numeric=True)data['sat_results']['sat_score'] = data['sat_results'][cols[0]] + data['sat_results'][cols[1]] + data['sat_results'][cols[2]]
接下来，我们将需要进行每所学校的坐标位置分析，以便我们制作地图。这将使我们画出每所学校的位置。在下面的代码中，我们将会：
从
Location 1列分析出经度和维度。转化
lat（经度）和lon（维度）为数字。
In [73]:
data["hs_directory"]['lat'] = data["hs_directory"]['Location 1'].apply(lambda x: x.split("\n")[-1].replace("(", "").replace(")", "").split(", ")[0])
data["hs_directory"]['lon'] = data["hs_directory"]['Location 1'].apply(lambda x: x.split("\n")[-1].replace("(", "").replace(")", "").split(", ")[1])
for c in ['lat', 'lon']: data["hs_directory"][c] = data["hs_directory"][c].convert_objects(convert_numeric=True)现在，我们将输出每个数据集来查看我们有了什么数据：
In [74]:
for k,v in data.items(): print(k) print(v.head())
math_test_results DBN Grade Year Category Number Tested Mean Scale Score \111 01M034 8 2011 All Students 48 646280 01M140 8 2011 All Students 61 665346 01M184 8 2011 All Students 49 727388 01M188 8 2011 All Students 49 658411 01M292 8 2011 All Students 49 650 Level 1 # Level 1 % Level 2 # Level 2 % Level 3 # Level 3 % Level 4 # \111 15 31.3% 22 45.8% 11 22.9% 0280 1 1.6% 43 70.5% 17 27.9% 0346 0 0% 0 0% 5 10.2% 44388 10 20.4% 26 53.1% 10 20.4% 3411 15 30.6% 25 51% 7 14.3% 2 Level 4 % Level 3+4 # Level 3+4 %111 0% 11 22.9%280 0% 17 27.9%346 89.8% 49 100%388 6.1% 13 26.5%411 4.1% 9 18.4% survey DBN rr_s rr_t rr_p N_s N_t N_p saf_p_11 com_p_11 eng_p_11 \0 01M015 NaN 88 60 NaN 22.0 90.0 8.5 7.6 7.51 01M019 NaN 100 60 NaN 34.0 161.0 8.4 7.6 7.62 01M020 NaN 88 73 NaN 42.0 367.0 8.9 8.3 8.33 01M034 89.0 73 50 145.0 29.0 151.0 8.8 8.2 8.04 01M063 NaN 100 60 NaN 23.0 90.0 8.7 7.9 8.1 ... eng_t_10 aca_t_11 saf_s_11 com_s_11 eng_s_11 aca_s_11 \0 ... NaN 7.9 NaN NaN NaN NaN1 ... NaN 9.1 NaN NaN NaN NaN2 ... NaN 7.5 NaN NaN NaN NaN3 ... NaN 7.8 6.2 5.9 6.5 7.44 ... NaN 8.1 NaN NaN NaN NaN saf_tot_11 com_tot_11 eng_tot_11 aca_tot_110 8.0 7.7 7.5 7.91 8.5 8.1 8.2 8.42 8.2 7.3 7.5 8.03 7.3 6.7 7.1 7.94 8.5 7.6 7.9 8.0[5 rows x 23 columns] ap_2010 DBN SchoolName AP Test Takers \0 01M448 UNIVERSITY NEIGHBORHOOD H.S. 391 01M450 EAST SIDE COMMUNITY HS 192 01M515 LOWER EASTSIDE PREP 243 01M539 NEW EXPLORATIONS SCI,TECH,MATH 2554 02M296 High School of Hospitality Management s Total Exams Taken Number of Exams with scores 3 4 or 50 49 101 21 s2 26 243 377 1914 s s sat_results DBN SCHOOL NAME \0 01M292 HENRY STREET SCHOOL FOR INTERNATIONAL STUDIES1 01M448 UNIVERSITY NEIGHBORHOOD HIGH SCHOOL2 01M450 EAST SIDE COMMUNITY SCHOOL3 01M458 FORSYTH SATELLITE ACADEMY4 01M509 MARTA VALLE HIGH SCHOOL Num of SAT Test Takers SAT Critical Reading Avg. Score \0 29 355.01 91 383.02 70 377.03 7 414.04 44 390.0 SAT Math Avg. Score SAT Writing Avg. Score sat_score0 404.0 363.0 1122.01 423.0 366.0 1172.02 402.0 370.0 1149.03 401.0 359.0 1174.04 433.0 384.0 1207.0class_size DBN CSD NUMBER OF STUDENTS / SEATS FILLED NUMBER OF SECTIONS \0 01M292 1 88.0000 4.0000001 01M332 1 46.0000 2.0000002 01M378 1 33.0000 1.0000003 01M448 1 105.6875 4.7500004 01M450 1 57.6000 2.733333 AVERAGE CLASS SIZE SIZE OF SMALLEST CLASS SIZE OF LARGEST CLASS \0 22.564286 18.50 26.5714291 22.000000 21.00 23.5000002 33.000000 33.00 33.0000003 22.231250 18.25 27.0625004 21.200000 19.40 22.866667 SCHOOLWIDE PUPIL-TEACHER RATIO0 NaN1 NaN2 NaN3 NaN4 NaN demographics DBN Name schoolyear \6 01M015 P.S. 015 ROBERTO CLEMENTE 2011201213 01M019 P.S. 019 ASHER LEVY 2011201220 01M020 PS 020 ANNA SILVER 2011201227 01M034 PS 034 FRANKLIN D ROOSEVELT 2011201235 01M063 PS 063 WILLIAM MCKINLEY 20112012 fl_percent frl_percent total_enrollment prek k grade1 grade2 \6 NaN 89.4 189 13 31 35 2813 NaN 61.5 328 32 46 52 5420 NaN 92.5 626 52 102 121 8727 NaN 99.7 401 14 34 38 3635 NaN 78.9 176 18 20 30 21 ... black_num black_per hispanic_num hispanic_per white_num \6 ... 63 33.3 109 57.7 413 ... 81 24.7 158 48.2 2820 ... 55 8.8 357 57.0 1627 ... 90 22.4 275 68.6 835 ... 41 23.3 110 62.5 15 white_per male_num male_per female_num female_per6 2.1 97.0 51.3 92.0 48.713 8.5 147.0 44.8 181.0 55.220 2.6 330.0 52.7 296.0 47.327 2.0 204.0 50.9 197.0 49.135 8.5 97.0 55.1 79.0 44.9[5 rows x 38 columns] graduation Demographic DBN School Name Cohort \3 Total Cohort 01M292 HENRY STREET SCHOOL FOR INTERNATIONAL 200610 Total Cohort 01M448 UNIVERSITY NEIGHBORHOOD HIGH SCHOOL 200617 Total Cohort 01M450 EAST SIDE COMMUNITY SCHOOL 200624 Total Cohort 01M509 MARTA VALLE HIGH SCHOOL 200631 Total Cohort 01M515 LOWER EAST SIDE PREPARATORY HIGH SCHO 2006 Total Cohort Total Grads - n Total Grads - % of cohort Total Regents - n \3 78 43 55.1% 3610 124 53 42.7% 4217 90 70 77.8% 6724 84 47 56% 4031 193 105 54.4% 91 Total Regents - % of cohort Total Regents - % of grads \3 46.2% 83.7%10 33.9% 79.2%17 74.400000000000006% 95.7%24 47.6% 85.1%31 47.2% 86.7% ... Regents w/o Advanced - n \3 ... 3610 ... 3417 ... 6724 ... 2331 ... 22 Regents w/o Advanced - % of cohort Regents w/o Advanced - % of grads \3 46.2% 83.7%10 27.4% 64.2%17 74.400000000000006% 95.7%24 27.4% 48.9%31 11.4% 21% Local - n Local - % of cohort Local - % of grads Still Enrolled - n \3 7 9% 16.3% 1610 11 8.9% 20.8% 4617 3 3.3% 4.3% 1524 7 8.300000000000001% 14.9% 2531 14 7.3% 13.3% 53 Still Enrolled - % of cohort Dropped Out - n Dropped Out - % of cohort3 20.5% 11 14.1%10 37.1% 20 16.100000000000001%17 16.7% 5 5.6%24 29.8% 5 6%31 27.5% 35 18.100000000000001% [5 rows x 23 columns] hs_directory dbn school_name boro \0 17K548 Brooklyn School for Music & Theatre Brooklyn1 09X543 High School for Violin and Dance Bronx2 09X327 Comprehensive Model School Project M.S. 327 Bronx3 02M280 Manhattan Early College School for Advertising Manhattan4 28Q680 Queens Gateway to Health Sciences Secondary Sc... Queens building_code phone_number fax_number grade_span_min grade_span_max \0 K440 718-230-6250 718-230-6262 9 121 X400 718-842-0687 718-589-9849 9 122 X240 718-294-8111 718-294-8109 6 123 M520 718-935-3477 NaN 9 104 Q695 718-969-3155 718-969-3552 6 12 expgrade_span_min expgrade_span_max ... \0 NaN NaN ...1 NaN NaN ...2 NaN NaN ...3 9 14.0 ...4 NaN NaN ... priority05 priority06 priority07 priority08 \0 NaN NaN NaN NaN1 NaN NaN NaN NaN2 Then to New York City residents NaN NaN NaN3 NaN NaN NaN NaN4 NaN NaN NaN NaN priority09 priority10 Location 1 \0 NaN NaN 883 Classon Avenue\nBrooklyn, NY 11225\n(40.67...1 NaN NaN 1110 Boston Road\nBronx, NY 10456\n(40.8276026...2 NaN NaN 1501 Jerome Avenue\nBronx, NY 10452\n(40.84241...3 NaN NaN 411 Pearl Street\nNew York, NY 10038\n(40.7106...4 NaN NaN 160-20 Goethals Avenue\nJamaica, NY 11432\n(40... DBN lat lon0 17K548 40.670299 -73.9616481 09X543 40.827603 -73.9044752 09X327 40.842414 -73.9161623 02M280 40.710679 -74.0008074 28Q680 40.718810 -73.806500[5 rows x 61 columns]
合并数据集
现在我们已经完成了全部准备工作，我们可以用 DBN 列将数据组合在一起了。最终，我们将会从原始数据集得到一个有着上百列的数据集。当我们合并它们，请注意有些数据集中会丢失了 sat_result 中出现的高中。为了解决这个问题，我们需要使用 outer 方法来合并缺少行的数据集，这样我们就不会丢失数据。在实际分析中，缺少数据是很常见的。能够展示解释和解决数据缺失的能力是构建一个作品集的重要部分。
你可以在此阅读关于不同类型的合并。
接下来的代码，我们将会：
循环遍历
data文件夹中的每一个条目。输出条目中的非唯一的 DBN 码数量。
决定合并策略 -
inner或outer。使用
DBN列将条目合并到 DataFramefull中。
In [75]:
flat_data_names = [k for k,v in data.items()] flat_data = [data[k] for k in flat_data_names] full = flat_data[0]for i, f in enumerate(flat_data[1:]): name = flat_data_names[i+1] print(name) print(len(f["DBN"]) - len(f["DBN"].unique())) join_type = "inner" if name in ["sat_results", "ap_2010", "graduation"]: join_type = "outer" if name not in ["math_test_results"]: full = full.merge(f, on="DBN", how=join_type) full.shape
survey0ap_20101sat_results0class_size0demographics0graduation0hs_directory0
Out[75]:
(374, 174)
添加值
现在我们有了我们的 full 数据框架，我们几乎拥有分析需要的所有数据。虽然这里有一些缺少的部分。我们可能将AP 考试结果与 SAT 成绩相关联，但是我们首先需要将这些列转化为数字，然后填充缺失的数据。
In [76]:
cols = ['AP Test Takers ', 'Total Exams Taken', 'Number of Exams with scores 3 4 or 5']for col in cols: full[col] = full[col].convert_objects(convert_numeric=True) full[cols] = full[cols].fillna(value=0)
然后我们将需要计算表示学校所在学区的 school_dist列。这将是我们匹配学区并且使用我们之前下载的区域地图画出地区级别的地图。
In [77]:
full["school_dist"] = full["DBN"].apply(lambda x: x[:2])
最终，我们将需要用该列的平均值填充缺失的数据到 full 中。那么我们就可以计算关联了：
In [79]:
full = full.fillna(full.mean())
计算关联
一个挖掘数据并查看哪些列与你所关心的问题有联系的好方法来就是计算关联。这将告诉你哪列与你所关心的列更加有关联。你可以通过 Pandas DataFrames 的 corr 方法来完成。越接近 0 则关联越小。越接近 1 则正相关越强，越接近 -1 则负关联越强：
In [80]:
full.corr()['sat_score']
Out[80]:
Year NaN Number Tested 8.127817e-02rr_s 8.484298e-02rr_t -6.604290e-02rr_p 3.432778e-02N_s 1.399443e-01N_t 9.654314e-03N_p 1.397405e-01saf_p_11 1.050653e-01com_p_11 2.107343e-02eng_p_11 5.094925e-02aca_p_11 5.822715e-02saf_t_11 1.206710e-01com_t_11 3.875666e-02eng_t_10 NaN aca_t_11 5.250357e-02saf_s_11 1.054050e-01com_s_11 4.576521e-02eng_s_11 6.303699e-02aca_s_11 8.015700e-02saf_tot_11 1.266955e-01com_tot_11 4.340710e-02eng_tot_11 5.028588e-02aca_tot_11 7.229584e-02AP Test Takers 5.687940e-01Total Exams Taken 5.585421e-01Number of Exams with scores 3 4 or 5 5.619043e-01SAT Critical Reading Avg. Score 9.868201e-01SAT Math Avg. Score 9.726430e-01SAT Writing Avg. Score 9.877708e-01 ... SIZE OF SMALLEST CLASS 2.440690e-01SIZE OF LARGEST CLASS 3.052551e-01SCHOOLWIDE PUPIL-TEACHER RATIO NaN schoolyear NaN frl_percent -7.018217e-01total_enrollment 3.668201e-01ell_num -1.535745e-01ell_percent -3.981643e-01sped_num 3.486852e-02sped_percent -4.413665e-01asian_num 4.748801e-01asian_per 5.686267e-01black_num 2.788331e-02black_per -2.827907e-01hispanic_num 2.568811e-02hispanic_per -3.926373e-01white_num 4.490835e-01white_per 6.100860e-01male_num 3.245320e-01male_per -1.101484e-01female_num 3.876979e-01female_per 1.101928e-01Total Cohort 3.244785e-01grade_span_max -2.495359e-17expgrade_span_max NaN zip -6.312962e-02total_students 4.066081e-01number_programs 1.166234e-01lat -1.198662e-01lon -1.315241e-01Name: sat_score, dtype: float64
这给了我们一些我们需要探索的内在规律：
total_enrollment与sat_score强相关，这是令人惊讶的，因为你曾经认为越小的学校越专注于学生就会取得更高的成绩。女生所占学校的比例（
female_per） 与 SAT 成绩呈正相关，而男生所占学生比例（male_per）成负相关。没有问卷与 SAT 成绩成正相关。
SAT 成绩有明显的种族不平等（
white_per、asian_per、black_per、hispanic_per）。ell_percent与 SAT 成绩明显负相关。
每一个条目都是一个挖掘和讲述数据故事的潜在角度。
设置上下文
在我们开始数据挖掘之前，我们将希望设置上下文，不仅为了我们自己，也是为了其它阅读我们分析的人。一个好的方法就是建立挖掘图表或者地图。因此，我们将在地图标出所有学校的位置，这将有助于读者理解我们所探索的问题。
在下面的代码中，我们将会：
建立纽约市为中心的地图。
为城市里的每所高中添加一个标记。
显示地图。
In [82]:
import folium
from folium import plugins
schools_map = folium.Map(location=[full['lat'].mean(), full['lon'].mean()], zoom_start=10)
marker_cluster = folium.MarkerCluster().add_to(schools_map)
for name, row in full.iterrows():
folium.Marker([row["lat"], row["lon"]], popup="{0}: {1}".format(row["DBN"], row["school_name"])).add_to(marker_cluster)
schools_map.create_map('schools.html')
schools_mapOut[82]:
这个地图十分有用，但是不容易查看纽约哪里学校最多。因此，我们将用热力图来代替它：
In [84]:
schools_heatmap = folium.Map(location=[full['lat'].mean(), full['lon'].mean()], zoom_start=10)
schools_heatmap.add_children(plugins.HeatMap([[row["lat"], row["lon"]] for name, row in full.iterrows()]))
schools_heatmap.save("heatmap.html")
schools_heatmapOut[84]:
区域级别映射
热力图能够很好的标出梯度，但是我们将需要更结构化的画出不同城市之间的 SAT 分数差距。学区是一个图形化这个信息的很好的方式，就像每个区域都有自己的管理者。纽约市有数十个学区，并且每个区域都是一个小的地理区域。
我们可以通过学区来计算 SAT 分数，然后将它们画在地图上。在下面的代码中，我们将会：
通过学区对
full进行分组。计算每个学区的每列的平均值。
去掉
school_dist字段头部的 0，然后我们就可以匹配地理数据了。
In [ ]:
district_data = full.groupby("school_dist").agg(np.mean)
district_data.reset_index(inplace=True)
district_data["school_dist"] = district_data["school_dist"].apply(lambda x: str(int(x)))我们现在将可以画出 SAT 在每个学区的平均值了。因此，我们将会读取 GeoJSON 中的数据，转化为每个区域的形状，然后通过 school_dist 列对每个区域图形和 SAT 成绩进行匹配。最终我们将创建一个图形：
In [85]:
def show_district_map(col): geo_path = 'schools/districts.geojson' districts = folium.Map(location=[full['lat'].mean(), full['lon'].mean()], zoom_start=10)
districts.geo_json( geo_path=geo_path,
data=district_data,
columns=['school_dist', col], key_on='feature.properties.school_dist',
fill_color='YlGn',
fill_opacity=0.7,
line_opacity=0.2,
)
districts.save("districts.html")
return districts
show_district_map("sat_score")Out[85]:
挖掘注册学生数与SAT分数
现在我们已经依地区画出学校位置和 SAT 成绩确定了上下文，浏览我们分析的人将会对数据的上下文有更好的理解。现在我们已经完成了基础工作，我们可以开始从我们上面寻找关联时所提到的角度分析了。第一个分析角度是学校注册学生人数与 SAT 成绩。
我们可以通过所有学校的注册学生与 SAT 成绩的散点图来分析。
In [87]:
%matplotlib inline full.plot.scatter(x='total_enrollment', y='sat_score')
Out[87]:
<matplotlib.axes._subplots.AxesSubplot at 0x10fe79978>
如你所见，底下角注册人数较低的部分有个较低 SAT 成绩的聚集。这个集群以外，SAT 成绩与全部注册人数只有轻微正相关。这个画出的关联显示了意想不到的图形.
我们可以通过获取低注册人数且低SAT成绩的学校的名字进行进一步的分析。
In [88]:
full[(full["total_enrollment"] < 1000) & (full["sat_score"] < 1000)]["School Name"]
Out[88]:
34 INTERNATIONAL SCHOOL FOR LIBERAL ARTS143 NaN148 KINGSBRIDGE INTERNATIONAL HIGH SCHOOL203 MULTICULTURAL HIGH SCHOOL294 INTERNATIONAL COMMUNITY HIGH SCHOOL304 BRONX INTERNATIONAL HIGH SCHOOL314 NaN317 HIGH SCHOOL OF WORLD CULTURES320 BROOKLYN INTERNATIONAL HIGH SCHOOL329 INTERNATIONAL HIGH SCHOOL AT PROSPECT331 IT TAKES A VILLAGE ACADEMY351 PAN AMERICAN INTERNATIONAL HIGH SCHOOName: School Name, dtype: object
在 Google 上进行了一些搜索确定了这些学校大多数是为了正在学习英语而开设的，所以有这么低注册人数（规模）。这个挖掘向我们展示了并不是所有的注册人数都与 SAT 成绩有关联 - 而是与是否将英语作为第二语言学习的学生有关。
挖掘英语学习者和 SAT 成绩
现在我们知道英语学习者所占学校学生比例与低的 SAT 成绩有关联，我们可以探索其中的规律。ell_percent 列表示一个学校英语学习者所占的比例。我们可以制作关于这个关联的散点图。
In [89]:
full.plot.scatter(x='ell_percent', y='sat_score')
Out[89]:
<matplotlib.axes._subplots.AxesSubplot at 0x10fe824e0>
看起来这里有一组学校有着高的 ell_percentage 值并且有着低的 SAT 成绩。我们可以在学区层面调查这个关系，通过找出每个学区英语学习者所占的比例，并且查看是否与我们的学区层面的 SAT 地图所匹配：
In [90]:
show_district_map("ell_percent")Out[90]:
我们可通过两个区域层面地图来查看，一个低 ELL（English-language）学习者比例的地区更倾向有高 SAT 成绩，反之亦然。
关联问卷分数和 SAT 分数
学生、家长和老师的问卷结果如果与 SAT 分数有很大的关联的假设是合理的。就例如具有高学术期望的学校倾向于有着更高的 SAT 分数是合理的。为了测这个理论，让我们画出 SAT 分数和多种问卷指标：
In [91]:
full.corr()["sat_score"][["rr_s", "rr_t", "rr_p", "N_s", "N_t", "N_p", "saf_tot_11", "com_tot_11", "aca_tot_11", "eng_tot_11"]].plot.bar()
Out[91]:
<matplotlib.axes._subplots.AxesSubplot at 0x114652400>
惊人的是，关联最大的两个因子是 N_p 和 N_s，它们分别是家长和学生回应的问卷。都与注册人数有着强关联，所以很可能偏离了 ell_learner。此外指标关联最强的就是 saf_t_11，这是学生、家长和老师对学校安全程度的感知。这说明了，越安全的学校，更能让学生在环境里安心学习。然而其它因子，像互动、交流和学术水平都与 SAT 分数无关，这也许表明了纽约在问卷中问了不理想的问题或者想错了因子（如果他们的目的是提高 SAT 分数的话）。
挖掘种族和 SAT 分数
其中一个角度就是调查种族和 SAT 分数的联系。这是一个大相关微分，将其画出来帮助我们理解到底发生了什么：
In [92]:
full.corr()["sat_score"][["white_per", "asian_per", "black_per", "hispanic_per"]].plot.bar()
Out[92]:
<matplotlib.axes._subplots.AxesSubplot at 0x108166ba8>
看起来更高比例的白种和亚洲学生与更高的 SAT 分数有关联，而更高比例的黑人和西班牙裔与更低的 SAT 分数有关联。对于西班牙学生，这可能因为近年的移民还是英语学习者的事实。我们可以标出学区层面的西班牙裔的比例并观察联系。
In [93]:
show_district_map("hispanic_per")Out[93]:
看起来这里与英语学习者比例有关联，但是有必要对这种和其它种族在 SAT 分数上的差异进行挖掘。
SAT 分数上的性别差异
挖掘性别与 SAT 分数之间的关系是最后一个角度。我们注意更高的女生比例的学校倾向于与更高的 SAT 分数有关联。我们可以可视化为一个条形图：
In [94]:
full.corr()["sat_score"][["male_per", "female_per"]].plot.bar()
Out[94]:
<matplotlib.axes._subplots.AxesSubplot at 0x10774d0f0>
为了挖掘更多的关联性，我们可以制作一个 female_per 和 sat_score 的散点图：
In [95]:
full.plot.scatter(x='female_per', y='sat_score')
Out[95]:
<matplotlib.axes._subplots.AxesSubplot at 0x104715160>
看起来这里有一个高女生比例、高 SAT 成绩的簇（右上角）（LCTT 译注：此处散点图并未有如此迹象，可能数据图有误）。我们可以获取簇中学校的名字：
In [96]:
full[(full["female_per"] > 65) & (full["sat_score"] > 1400)]["School Name"]
Out[96]:
3 PROFESSIONAL PERFORMING ARTS HIGH SCH92 ELEANOR ROOSEVELT HIGH SCHOOL100 TALENT UNLIMITED HIGH SCHOOL111 FIORELLO H. LAGUARDIA HIGH SCHOOL OF229 TOWNSEND HARRIS HIGH SCHOOL250 FRANK SINATRA SCHOOL OF THE ARTS HIGH SCHOOL265 BARD HIGH SCHOOL EARLY COLLEGEName: School Name, dtype: object
使用 Google 进行搜索可以知道这些是专注于表演艺术的精英学校。这些学校有着更高比例的女生和更高的 SAT 分数。这可能解释了更高的女生比例和 SAT 分数的关联，并且相反的更高的男生比例与更低的 SAT 分数。
AP 成绩
至今，我们关注的是人口统计角度。还有一个角度是我们通过数据来看参加高阶测试（AP）的学生和 SAT 分数。因为高学术成绩获得者倾向于有着高的 SAT 分数说明了它们是有关联的。
In [98]:
full["ap_avg"] = full["AP Test Takers "] / full["total_enrollment"] full.plot.scatter(x='ap_avg', y='sat_score')
Out[98]:
<matplotlib.axes._subplots.AxesSubplot at 0x11463a908>
看起来它们之间确实有着很强的关联。有趣的是右上角高 SAT 分数的学校有着高的 AP 测试通过比例：
In [99]:
full[(full["ap_avg"] > .3) & (full["sat_score"] > 1700)]["School Name"]
Out[99]:
92 ELEANOR ROOSEVELT HIGH SCHOOL98 STUYVESANT HIGH SCHOOL157 BRONX HIGH SCHOOL OF SCIENCE161 HIGH SCHOOL OF AMERICAN STUDIES AT LE176 BROOKLYN TECHNICAL HIGH SCHOOL229 TOWNSEND HARRIS HIGH SCHOOL243 QUEENS HIGH SCHOOL FOR THE SCIENCES A260 STATEN ISLAND TECHNICAL HIGH SCHOOLName: School Name, dtype: object
通过 google 搜索解释了那些大多是高选择性的学校，你需要经过测试才能进入。这就说明了为什么这些学校会有高的 AP 通过人数。
包装故事
在数据科学中，故事不可能真正完结。通过向其他人发布分析，你可以让他们拓展并且运用你的分析到他们所感兴趣的方向。比如在本文中，这里有一些角度我们没有完成，并且可以探索更加深入。
一个开始讲述故事的最好方式就是尝试拓展或者复制别人已经完成的分析。如果你觉得采取这个方式，欢迎你拓展这篇文章的分析，并看看你能发现什么。如果你确实这么做了，请在下面评论，那么我就可以看到了。
下一步
如果你做的足够多，你看起来已经对用数据讲故事和构建你的第一个数据科学作品集有了很好的理解。一旦你完成了你的数据科学工程，发表在 Github 上是一个好的想法，这样别人就能够与你一起合作。
via: https://www.dataquest.io/blog/data-science-portfolio-project/
作者：Vik Paruchuri 译者：Yoo-4x 校对：wxy
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