5 Library Python untuk Data Science

Muhammad Arslan 13 September 2017

5 Library Python untuk Data Science

Data science kian hari kian berdengung dimana sejumlah perusahaan mencari pebakat yang memiliki kemampuan yang memadukan statisika dengan ilmu komputer ini. Pada dasarnya data science memang statistika, hanya saja diperkaya dengan sejumlah teknik dalam ilmu komputer untuk berurusan dengan data yang lebih besar ukurannya dan lebih kompleks strukturnya.

Banyak jalan untuk menjadi data scientist yang handal dengan berbagai tools mahal. Namun ternyata kamu dapat memulai jadi data scientist hanya dengan bermodalkan laptop yang memiliki RAM 1GB saja untuk memulainya.

Sebuah keuntungan juga bila kamu adalah seseorang yang mempunyai latar belakang pendidikan berlandaskan matematika apalagi memang dari lulusan statistika. Kini kamu dapat menjadi data scientist dengan mengandalkan lima library Python ini.

1. Scipy

Kegunaanya adalah untuk menangani operasi aljabar dan matriks serta operasi matematika lainya. Disini kamu dapat menangani sejumlah operasi matematika yang lebih kompleks daripada menggunakan library math bawaan Python.

Ada juga beberapa fungsi statistika dasar yang dimiliki oleh Scipy.

>>> import numpy as np
>>> from scipy import linalg
>>> A = np.array([[1,2],[3,4]])
>>> A
array([[1, 2],
      [3, 4]])
>>> linalg.inv(A)
array([[-2. ,  1. ],
      [ 1.5, -0.5]])
>>> b = np.array([[5,6]]) #2D array
>>> b
array([[5, 6]])
>>> b.T
array([[5],
      [6]])
>>> A*b #not matrix multiplication!
array([[ 5, 12],
      [15, 24]])
>>> A.dot(b.T) #matrix multiplication
array([[17],
      [39]])
>>> b = np.array([5,6]) #1D array
>>> b
array([5, 6])
>>> b.T  #not matrix transpose!
array([5, 6])
>>> A.dot(b)  #does not matter for multiplication
array([17, 39])

2. Numpy

Numpy memiliki kegunaan untuk operasi vektor dan matriks. Fiturnya hampir sama dengan MATLAB dalam mengelola array dan array multidimensi. Numpy merupakan salah satu library yang digunakan oleh library lain seperti Scikit-Learn untuk keperluan analisis data.

>>> x = np.array([[1, 2, 3], [4, 5, 6]], np.int32)
>>> type(x)
<type 'numpy.ndarray'>
>>> x.shape
(2, 3)
>>> x.dtype
dtype('int32')

3. Pandas

Dengan menggunakan sistem dataframe, kamu dapat memuat sebuah file ke dalam tabel virtual ala spreadsheet dengan menggunakan Pandas. Dengan menggunakan Pandas, kamu dapat mengolah suatu data dan mengolahnya seperti join, distinct, group by, agregasi, dan teknik seperti pada SQL. Hanya saja dilakukan pada tabel yang dimuat dari file ke RAM.

Pandas juga dapat membaca file dari berbagai format seperti .txt, .csv, .tsv, dan lainnya. Anggap saja Pandas adalah spreadsheet namun tidak memiliki GUI dan punya fitur seperti SQL.

import pandas as pd
pd.set_option('display.mpl_style', 'default') # Make the graphs a bit prettier
figsize(15, 5)
broken_df = pd.read_csv('../data/bikes.csv')
# Look at the first 3 rows
broken_df[:3]

4. Matplotlib

Data yang kita olah tentu tidak elok apabila ditampilkan begitu saja dengan tabel hitam saja kepada investor atau manajemen. Bila ditampilkan dengan sejumlah grafik berwarna pasti mereka akan lebih tertarik melihatnya. Matplotlib membantu kamu untuk memvisualisasikan data dengan lebih indah dan rapi.

Ada plot untuk menampilkan data secara 2D atau 3D. Sehingga kamu dapat menampilkan data yang telah kamu olah sesuai kebutuhan. Matplotlib pun terintegrasi dengan iPython Notebook atau Jupyter dimana kamu dapat membuat sebuah buku interaktif yang dapat diberi penjelasan dan kode yang disisipkan begitupun hasil plottingnya.

Matplotlib adalah library paling banyak digunakan oleh data science untuk menyajikan datanya ke dalam visual yang lebih baik.

import matplotlib.pyplot as plt
plt.plot([1,2,3,4])
plt.ylabel('some numbers')
plt.show()

5. Scikit-Learn

Machine learning ada yang berbasis statistika ada juga yang tidak. Salah satunya adalah support vector machine dan regresi linier. Mungkin bagi sebagian orang sudah biasa menulis sendiri library untuk implementasi kedua algoritma tadi. Tapi untuk membuatnya dalam waktu singkat tentu butuh waktu yang tidak sedikit pula.

Scikit-Learn memberikan sejumlah fitur untuk keperluan data science seperti:

  • Algoritma Regresi
  • Algoritma Naive Bayes
  • Algoritma Clustering
  • Algoritma Decision Tree
  • Parameter Tuning
  • Data Preprocessing Tool
  • Export / Import Model
  • Machine learning pipeline
  • dan lainnya

Scikit-Learn sudah teruji dan memiliki dokumentasi yang super lengkap. Bahkan kontributornya pun banyak. Scikit-Learn pun menyediakan ekstensi untuk fuzzy logic dan computer vision.

$ python
>>> from sklearn import datasets
>>> iris = datasets.load_iris()
>>> digits = datasets.load_digits()
>>> print(digits.data)  
[[  0.   0.   5. ...,   0.   0.   0.]
 [  0.   0.   0. ...,  10.   0.   0.]
 [  0.   0.   0. ...,  16.   9.   0.]
 ...,
 [  0.   0.   1. ...,   6.   0.   0.]
 [  0.   0.   2. ...,  12.   0.   0.]
 [  0.   0.  10. ...,  12.   1.   0.]]
>>> digits.target
array([0, 1, 2, ..., 8, 9, 8])
>>> digits.images[0]
array([[  0.,   0.,   5.,  13.,   9.,   1.,   0.,   0.],
       [  0.,   0.,  13.,  15.,  10.,  15.,   5.,   0.],
       [  0.,   3.,  15.,   2.,   0.,  11.,   8.,   0.],
       [  0.,   4.,  12.,   0.,   0.,   8.,   8.,   0.],
       [  0.,   5.,   8.,   0.,   0.,   9.,   8.,   0.],
       [  0.,   4.,  11.,   0.,   1.,  12.,   7.,   0.],
       [  0.,   2.,  14.,   5.,  10.,  12.,   0.,   0.],
       [  0.,   0.,   6.,  13.,  10.,   0.,   0.,   0.]])
>>> from sklearn import svm
>>> clf = svm.SVC(gamma=0.001, C=100.)
>>> clf.fit(digits.data[:-1], digits.target[:-1])  
SVC(C=100.0, cache_size=200, class_weight=None, coef0=0.0,
  decision_function_shape='ovr', degree=3, gamma=0.001, kernel='rbf',
  max_iter=-1, probability=False, random_state=None, shrinking=True,
  tol=0.001, verbose=False)
>>> clf.predict(digits.data[-1:])
array([8])

Codepolitan pun sudah membuat beberapa artikel yang membahas Scikit-Learn mulai dari pembuatan model sampai implementasi ke RESTful API menggunakan Flask:

Tags
PythonInfomachine learningdata sciencescikit-learnpandasscipynumpymatplotlib
Share to
FacebookTwitterLinkedIn