自制数据挖掘工具分析北京房价（二）数据清洗

2021-12-20 19:19:27

上一节我们通过爬虫工具爬取了近七万条二手房数据，那么这一节就对这些数据进行预处理，也就是所谓的ETL(Extract-Transform-Load)

一.ETL工具的必要性

数据分析的前提是数据清洗。不论如何高大上的算法，遇到错误数据，一个异常抛出来，绝对尸横遍野。而你不能指望核心算法为你处理错误或者短缺的数据。所以，数据清洗（ETL）就变得必不可少了。如果数据分析是炒菜阶段，那么清洗就是洗菜，绝对是非常重要的一环。

而实际上，ETL工具可以很简单，也可以很复杂。简单到只需要把字符串转换为数字或者提供正则表达式。而复杂的ETL需要建立完整的错误日志机制，智能处理，自动汇总，还要做成工作流，脚本等复杂的形式。我决定做一个折中，提供最需要和差不多够用的功能。如果真有对ETL特别强烈而复杂的需求，那就只能借助专业的ETL工具了。

二.ETL插件

在本系统中，ETL以插件的形式存在，可供系统进行调用。这些ETL工具包括了常见的场景：

正则表达式提取

数据类型转换，包括时间格式等
随机数和范围数生成
数据分割，排序和筛选
噪声生成
字符串转数字编号
脚本数据
高级的模块如分词，文本情感分析等

同时所有的模块都可以支持二次扩展。可为了新的场景增加新的模块。模块分为两类：

无监督工具：不需要之前的数据，直接生成新数据，如噪声产生器
有监督工具：需根据之前的数据生成，如正则提取

这些ETL插件可以形成一个处理队列，以队列的形式依次处理数据，形成职责链。这样就能应对绝大多数的ETL需求。

三. 使用介绍

下面，我们就以北京房价样例数据为例，进行ETL清洗。这些数据爬虫来自于网络，具体的爬取过程可参考前一节内容。

1. 数据导入和观察

首先在数据管理器上点击“导入”按钮，导入XML数据文件，如下图所示：

之后可以普通列表的形式，查看这些数据：

会发现这些数据非常有规律。我们可制定如下方案：

筛选出正常的数据，因为有些数据是残缺的，比如“面积”一栏是空的。
其价格是XXXXX元/平米，为了进行统计，需要通过正则进行提取
“属性3” 楼层数，可通过/ ,进行分割，取第二个项就好，最后一项是板楼或塔楼
在“属性3”中，可通过正则匹配提取年份
可在“坐标”一项中，通过分割，方便地提取编号，地理位置，所在小区和其他信息。
其他…

2.编写数据筛选脚本

首先进行数据筛选，将“数据筛选”插件拖入算法框中：

同时进行配置，为了方便，我们仅提取前1000条数据作为分析目标。

最重要的是，编写筛选的自定义函数脚本。与C#的语法相同：

点击开始处理，即可筛选出满足条件的前1000条数据。

3.进行ETL配置：

与上一步类似，将“数据生成与预处理”模块拖到算法管理器中。

将该模块的数据源，选为“全部”：

点击命令列，可对ETL所需的插件进行配置：

集合编辑器中，列举了系统加载的所有ETL插件，我们首先将价格提取出来：

选择原始列名，填入新列名，如果不勾选“添加到新列”，则原始数据就会被覆盖。同时填写正则表达式 \d+ ，用于提取价格中的房价。同时，将目标类型选择为INT，转换完成后，数据的类型就会变为INT

类似的，可提取建设年份。

由于转换后，建设年份为STRING类型，可再添加一个字符串转时间的工具，方便转换为DateTime，直接将原有的数据覆盖就好。

接下来提取地理坐标：观察这些坐标，同样可以使用正则匹配，此处从略。

接下来是所在的片区，它位于“坐标”这一属性中。使用正则匹配并不方便，因此采用数列分割的方法，即通过字符对该属性进行分割，提取出固定位置的项。通过观察，可通过符号,进行分割，正好位于第4项

类似的，可以提取小区名称，与所在行政区的唯一区别在于匹配编号，要填2

最终完成的ETL流程如下图所示：

这些ETL插件会顺次执行。如果一个插件的结果依赖于前一个插件，则一定要排在依赖插件的后边。

之后点击开始处理，ETL流程即可启动，所有的错误日志都会保存到一个专门的数据集中，用于再次分析和处理。这次处理没有错误，系统提示ETL流程成功结束，下面就是经过ETL后得到的新列：

为了保险起见，我们将这次加载的所有设置保存为一个任务，名字为”ETL清洗任务”，如果遇到同样的数据，可以进行相同的任务，而无需进行再次配置。

可以在生成的系统配置文件中，看到此次任务所保存的XML文件：

<Doc Name="ETL数据清洗任务" Description="任务描述" Group=""> 
  <Nodes> 
    <Children X="-2.01" Y="0" Z="0" Group="0" Key="数据筛选_1" Weight="1"> 
      <Data Collection="全部" Name="数据筛选" NewDataSetName="" ScriptCode="return String.IsNullOrEmpty(item['价格']) ;  // 1表示筛选该数据，否则表示不筛选" CanRemove="True" Start="0" End="1000" Layer="0" /> 
    </Children> 
    <Children X="3" Y="0" Z="0" Group="1" Key="数据生成和预处理_2" Weight="1"> 
      <Data Collection="全部" Name="数据生成和预处理" Size="1001" Layer="0"> 
        <Children Type="正则过滤器" CollumName="价格" NewCollumName="新价格" IsAddNewCollum="True" TargetDataType="INT" ScriptCode="\d+" Index="0" /> 
        <Children Type="正则过滤器" CollumName="属性3" NewCollumName="年份" IsAddNewCollum="True" TargetDataType="STRING" ScriptCode="\d{4}" Index="0" /> 
        <Children Type="字符串转时间" CollumName="年份" NewCollumName="" IsAddNewCollum="False" TargetDataType="DATETIME" Format="yyyy" /> 
        <Children Type="数列分割" CollumName="坐标" NewCollumName="片区" IsAddNewCollum="True" TargetDataType="STRING" SplitChar="," Index="3" SplitPause="SplitPause" /> 
        <Children Type="数列分割" CollumName="坐标" NewCollumName="小区名" IsAddNewCollum="True" TargetDataType="STRING" SplitChar="," Index="2" SplitPause="SplitPause" /> 
        <Children Type="正则过滤器" CollumName="坐标" NewCollumName="lag" IsAddNewCollum="True" TargetDataType="DOUBLE" ScriptCode="\d{2}.\d+" Index="0" /> 
        <Children Type="正则过滤器" CollumName="坐标" NewCollumName="Lng" IsAddNewCollum="True" TargetDataType="DOUBLE" ScriptCode="\d{3}.\d+" Index="0" /> 
      </Data> 
    </Children> 
  </Nodes> 
  <Paths /> 
</Doc>

三.总结

本节主要介绍了如何使用该工具进行ETL清洗，下一节我们将正式进入数据分析的流程。敬请期待。

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