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數據科學部門如何使用Python和R組合完成任務

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摘要:數據科學項目的完整流程通常是這樣的五步驟需求定義數據獲取數據治理數據分析數據可視化一需求定義需求定義是數據科學項目和數據科學比賽的最大不同之處,在真實情景下,我們往往對目標函數自變量約束條件都并不清晰。

概述

和那些數據科學比賽不同,在真實的數據科學中,我們可能更多的時間不是在做算法的開發,而是對需求的定義和數據的治理。所以,如何更好的結合現實業務,讓數據真正產生價值成了一個更有意義的話題。

數據科學項目的完整流程通常是這樣的五步驟:
需求定義=》數據獲取=》數據治理=》數據分析=》數據可視化

一、需求定義

需求定義是數據科學項目和數據科學比賽的最大不同之處,在真實情景下,我們往往對目標函數、自變量、約束條件都并不清晰。需要通過訪談、論文、文檔等等形式對問題進行系統地分析,將實際問題量化為可以解決的抽象問題,確定自變量、約束條件以及目標函數。在真實情景下,需求往往是多變化的,臨時的,如何把握好需求成為了整個項目后續推進的關鍵要素。

二、數據獲取

數據獲取的形式主要包括:

現有數據庫的調用

現有API的調用

自行設計的爬蟲

在數據獲取中,比較重頭的一項就是爬蟲的開發,這里 R 雖然開發了 rvest 包, 不過比起 django-scrapy 這樣完整的爬蟲調度系統不禁黯然失色,所以在第一步,我建議使用Python做爬蟲的開發。

三、數據治理

數據治理第一步就是數據的定義,而數據的定義通過 Python的各種ORM框架和admin系統,可以非常出色地完成數據倉庫的定義和管理。通過 airflow 我們又可以很好的對ETL過程做全流程的監控。
所以,在第二步,我依然建議使用Python作為數據治理的工具。

四、數據分析

數據分析首先涉及的就是探索式分析,這一點正是R語言的強項,適宜于各種強大的數據可視化,我們可以利用R快速了解數據的整體特性,通過 data.table 和 Rcpp 我們也可以快速提升 R 的單機性能,省去了Cython寫wrapper的尷尬。而Python 由于需要更多約束的分析操作,在探索式分析中相比 R 少了幾分靈活性。至少是矩陣乘法我更愿意接受直觀的 %*%, 而不是np.dot()。所以,第三步,我建議使用 R 完成數據的分析工作。

五、數據可視化

數據可視化本來是JS的天下,但是感謝 R語言生態中熱衷于給JS做封裝的開發者們,現在市面上絕大部分在BI領域會涉及到的JS庫都已經被 R 語言封裝好了,比如 echarts、highcharts、rcharts、d3等等。另一方面,通過 shiny, 我們快速極大地簡化了BI構建的流程,跳過底層jquery、boostrap、websocket等等細節,直接針對業務場景構建BI系統,幫助我們在快速構建BI原型上掃清障礙,而不是在Tornado里面辛苦地改template。顯然,使用 R 做數據可視化可以大大減少我們的開發時間。所以,第四部,我也建議使用 R 完成數據可視化的工作。

總結

這樣正常數據科學項目做下來,我們需要交付一個爬蟲管理系統(django-scrapy)、一個數據倉庫管理系統(django)、一個流程監控系統(airflow)、一個BI分析系統(shiny),真正完成對整個數據科學項目的可監控、可維護,然后在這個過程中我們不斷去迭代我們的數據產品,優化流程,完善模型,最終實現反哺業務。

總結起來,將Python作為數據科學的基礎,而R作為上層建筑是一個不錯的解決方案,當然這一切都建立在數據開發人員具有過硬的開發技能,否則Python和R的隨意性會釀成巨大的慘案。

參考資料

Forget Python vs. R: how they can work together

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