Spark隨機森林實現票房預測

更新時間：2019年08月10日 12:43:01 作者：Quincy1994

這篇文章主要為大家詳細介紹了Spark隨機森林實現票房預測，具有一定的參考價值，感興趣的小伙伴們可以參考一下

前言

最近一段時間都在處理電影領域的數據, 而電影票房預測是電影領域數據建模中的一個重要模塊, 所以我們針對電影數據做了票房預測建模.

前期工作

一開始的做法是將這個問題看待成回歸的問題, 采用GBDT回歸樹去做. 訓練了不同殘差的回歸樹, 然后做集成學習. 考慮的影響因子分別有電影的類型, 豆瓣評分, 導演的影響力, 演員的影響力, 電影的出品公司. 不過預測的結果并不是那么理想, 準確率為真實值的0.3+/-區(qū)間情況下的80%, 且波動性較大, 不容易解析.

后期的改進

總結之前的失敗經驗, 主要歸納了以下幾點:

1.影響因子不夠多, 難以建模
2.票房成績的區(qū)間較大(一百萬到10億不等),分布不均勻, 大多數集中與億級, 所以不適合采用回歸方法解決.
3.數據樣本量比較少, 不均勻, 預測百萬級的電影較多, 影響預測結果

后期, 我們重新規(guī)范了數據的輸入格式, 即影響因子, 具體如下:

第一行: 電影名字
第二行: 電影票房(也就是用于預測的, 以萬為單位)
第三行: 電影類型
第四行: 片長(以分鐘為單位)
第五行:上映時間(按月份)
第六行: 制式( 一般分為2D, 3D, IMAX)
第七行: 制作國家
第八行: 導演影響 (以導演的平均票房成績?yōu)楹饬? 以萬為單位 )
第九行: 演員影響 ( 以所有演員的平均票房成績?yōu)楹饬? 以萬為單位 )
第十行:制作公司影響 ( 以所有制作公司的平均票房成績?yōu)楹饬? 以萬為單位 )
第十一行: 發(fā)行公式影響 ( 以所有制作公司的平均票房成績?yōu)楹饬?以萬為單位 )

收集了05-17年的來自中國,日本,美國,英國的電影, 共1058部電影. 由于處理成為分類問題, 故按將電影票房分為以下等級:

在構建模型之前, 先將數據處理成libsvm格式文件, 然后采用隨機森林模型訓練.

隨機森林由許多的決策樹組成, 因為這些決策樹的形成采用隨機的策略, 每個決策樹都隨機生成, 相互之間獨立.模型最后輸出的類別是由每個樹輸出的類別的眾數而定.在構建每個決策樹的時候采用的策略是信息熵, 決策樹為多元分類決策樹.隨機森林的流程圖如下圖所示:

隨機森林是采用spark-mllib提供的random forest, 由于超過10億的電影的數據相對比較少, 為了平衡各數據的分布, 采用了過分抽樣的方法, 訓練模型的代碼如下:

public void predict() throws IOException{
  SparkConf conf = new SparkConf().setAppName("SVM").setMaster("local");
  conf.set("spark.testing.memory", "2147480000");
  SparkContext sc = new SparkContext(conf);
  SQLContext sqlContext = new SQLContext(sc);


  // Load and parse the data file, converting it to a DataFrame.
  DataFrame trainData = sqlContext.read().format("libsvm").load(this.trainFile);
  DataFrame testData = sqlContext.read().format("libsvm").load(this.testFile);

  // Index labels, adding metadata to the label column.
  // Fit on whole dataset to include all labels in index.
  StringIndexerModel labelIndexer = new StringIndexer()
   .setInputCol("label")
   .setOutputCol("indexedLabel")
   .fit(trainData);
  // Automatically identify categorical features, and index them.
  // Set maxCategories so features with > 4 distinct values are treated as continuous.
  VectorIndexerModel featureIndexer = new VectorIndexer()
   .setInputCol("features")
   .setOutputCol("indexedFeatures")
   .setMaxCategories(4)
   .fit(trainData);

  // Split the data into training and test sets (30% held out for testing)
//  DataFrame[] splits = trainData.randomSplit(new double[] {0.9, 0.1});
//  trainData = splits[0];
//  testData = splits[1];

  // Train a RandomForest model.
  RandomForestClassifier rf = new RandomForestClassifier()
   .setLabelCol("indexedLabel")
   .setFeaturesCol("indexedFeatures")
   .setNumTrees(20);

  // Convert indexed labels back to original labels.
  IndexToString labelConverter = new IndexToString()
   .setInputCol("prediction")
   .setOutputCol("predictedLabel")
   .setLabels(labelIndexer.labels());

  // Chain indexers and forest in a Pipeline
  Pipeline pipeline = new Pipeline()
   .setStages(new PipelineStage[] {labelIndexer, featureIndexer, rf, labelConverter});

  // Train model. This also runs the indexers.
  PipelineModel model = pipeline.fit(trainData);

  // Make predictions.
  DataFrame predictions = model.transform(testData);

  // Select example rows to display.
  predictions.select("predictedLabel", "label", "features").show(200);

  // Select (prediction, true label) and compute test error
  MulticlassClassificationEvaluator evaluator = new MulticlassClassificationEvaluator()
   .setLabelCol("indexedLabel")
   .setPredictionCol("prediction")
   .setMetricName("precision");
  double accuracy = evaluator.evaluate(predictions);
  System.out.println("Test Error = " + (1.0 - accuracy));

  RandomForestClassificationModel rfModel = (RandomForestClassificationModel)(model.stages()[2]);
//  System.out.println("Learned classification forest model:\n" + rfModel.toDebugString());

  DataFrame resultDF = predictions.select("predictedLabel");
  JavaRDD<Row> resultRow = resultDF.toJavaRDD();
  JavaRDD<String> result = resultRow.map(new Result());
  this.resultList = result.collect();
  for(String one: resultList){
   System.out.println(one);
  }
 }

下面為其中一個的決策樹情況:

Tree 16 (weight 1.0):
 If (feature 10 in {0.0})
  If (feature 48 <= 110.0)
  If (feature 86 <= 13698.87)
  If (feature 21 in {0.0})
  If (feature 54 in {0.0})
   Predict: 0.0
  Else (feature 54 not in {0.0})
   Predict: 1.0
  Else (feature 21 not in {0.0})
  Predict: 0.0
  Else (feature 86 > 13698.87)
  If (feature 21 in {0.0})
  If (feature 85 <= 39646.9)
   Predict: 2.0
  Else (feature 85 > 39646.9)
   Predict: 3.0
  Else (feature 21 not in {0.0})
  Predict: 3.0
  Else (feature 48 > 110.0)
  If (feature 85 <= 15003.3)
  If (feature 9 in {0.0})
  If (feature 54 in {0.0})
   Predict: 0.0
  Else (feature 54 not in {0.0})
   Predict: 2.0
  Else (feature 9 not in {0.0})
  Predict: 2.0
  Else (feature 85 > 15003.3)
  If (feature 65 in {0.0})
  If (feature 85 <= 66065.0)
   Predict: 3.0
  Else (feature 85 > 66065.0)
   Predict: 2.0
  Else (feature 65 not in {0.0})
  Predict: 3.0
 Else (feature 10 not in {0.0})
  If (feature 51 in {0.0})
  If (feature 85 <= 6958.4)
  If (feature 11 in {0.0})
  If (feature 50 <= 1.0)
   Predict: 1.0
  Else (feature 50 > 1.0)
   Predict: 0.0
  Else (feature 11 not in {0.0})
  Predict: 0.0
  Else (feature 85 > 6958.4)
  If (feature 5 in {0.0})
  If (feature 4 in {0.0})
   Predict: 3.0
  Else (feature 4 not in {0.0})
   Predict: 1.0
  Else (feature 5 not in {0.0})
  Predict: 2.0
  Else (feature 51 not in {0.0})
  If (feature 48 <= 148.0)
  If (feature 0 in {0.0})
  If (feature 6 in {0.0})
   Predict: 2.0
  Else (feature 6 not in {0.0})
   Predict: 0.0
  Else (feature 0 not in {0.0})
  If (feature 50 <= 4.0)
   Predict: 2.0
  Else (feature 50 > 4.0)
   Predict: 3.0
  Else (feature 48 > 148.0)
  If (feature 9 in {0.0})
  If (feature 49 <= 3.0)
   Predict: 2.0
  Else (feature 49 > 3.0)
   Predict: 0.0
  Else (feature 9 not in {0.0})
  If (feature 36 in {0.0})
   Predict: 3.0
  Else (feature 36 not in {0.0})
   Predict: 2.0

后記

該模型預測的平均準確率為80%, 但相對之前的做法規(guī)范了很多, 對結果的解析也更加的合理, 不過如何增強預測的效果, 可以考慮更多的因子, 形如:電影是否有前續(xù);電影網站的口碑指數;預告片的播放量;相關微博的閱讀數;百度指數等;

以上就是本文的全部內容，希望對大家的學習有所幫助，也希望大家多多支持腳本之家。

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