mardi 26 juin 2018

Pipeline sous Python - La méthode DISQUAL

En inventoriant le package « fanalysis » d’Olivier Garcia dédié à l’analyse factorielle (ACP, AFC et ACM) sous Python, mon attention a été attirée par l’outil Pipeline du package « scikit-learn » mis en avant lors de la présentation de l’ACM (analyse des correspondances multiples). Un Pipeline est un méta-opérateur qui permet d’enchaîner plusieurs calculs, pourvu que les classes mises à contribution implémentent les fonctions fit() (apprentissage) et transform() (projection). Les mécanismes de classes de Python et la forte cohérence des objets de « scikit-learn » font merveille ici. Cette notion d’opérateur encapsulant plusieurs autres qui s’exécutent séquentiellement n’est pas sans rappeler les metanodes dans des logiciels de data mining tels que Knime. J’avais pu en explorer le fonctionnement lors de la programmation de la validation croisée par exemple.

Nous nous appuierons sur l’étude de la méthode DISQUAL de Gilbert Saporta pour montrer l’intérêt de la classe Pipeline de « scikit-learn ». DISQUAL (discrimination sur variables qualitatives) permet de réaliser une analyse discriminante prédictive sur des variables explicatives qualitatives en faisant succéder deux techniques statistiques : dans un premier temps, une ACM est opérée sur les descripteurs, nous obtenons une description des données dans un espace factoriel ; dans un second temps, on lance une analyse discriminante linéaire (ADL), expliquant la variable cible à partir des facteurs de l’ACM. DISQUAL cumule un double avantage : elle rend réalisable l’analyse discriminante linéaire dans une configuration qu’elle ne sait pas appréhender nativement (explicatives qualitatives) ; on peut en moduler les propriétés de régularisation, et donc la robustesse au surapprentissage, en jouant sur le nombre de facteurs de l’ACM à retenir pour l’analyse discriminante.

On note surtout dans le contexte de ce tutoriel que DISQUAL est constituée deux techniques statistiques qui se succèdent (ACM + ADL). Elle se prête à merveille à l’utilisation de l'outil Pipeline.

Mots-clés : pipeline, scikit-learn, package fanalysis, disqual, acm, analyse des correspondances multiples, discrimination sur variables qualitatives, analyse discriminante
Composants Tanagra : MULTIPLE CORRESPONDANCE ANALYSIS, LINEAR DISCRIMINANT ANALYSIS
Didacticiel : Pipeline et DISQUAL
Données et programme : Pipeline et disqual - Python
Références :
Scikit-learn, "sklearn.pipeline.Pipeline".
LeMakiStatheux, "La méthode DISQUAL".

lundi 11 juin 2018

Analyses factorielles sous Python avec fanalysis

Je concluais mon précédent tutoriel sur l’ACP sous Python en espérant voir un jour des packages Python permettant de réaliser plus simplement (que sous ''scikit-learn''), plus efficacement, les analyses factorielles : ACP [analyse en composantes principales], mais pourquoi pas aussi l’AFC [analyse factorielle des correspondances] et l’ACM [analyse des correspondances multiples].

Mes voeux ont été devancés. Un de mes anciens étudiants du Master SISE, Olivier Garcia (SISE 1999-2000, ça remonte à quelques années …), m’indique qu’il a mis en ligne récemment un package qui permettent de réaliser ces analyses, avec toutes les fonctionnalités attendues de l’analyse de données à la française décrite dans les publications francophones qui font référence. Un grand Merci à lui !

Le package intitulé "fanalysis" est sous licence BSD-3 et peut se télécharger simplement en tapant en ligne de commande :

pip install fanalysis

Voici le lien vers le repo GitHub : https://github.com/OlivierGarciaDev/fanalysis

Ce package fanalysis poursuit un double objectif :

1) Permettre de réaliser des analyses factorielles dans un but descriptif. Il permet de produire simplement les statistiques principales : valeurs propres, coordonnées, contributions, cos2. Ces statistiques peuvent être exportées vers un DataFrame Pandas. En outre, divers outils graphiques sont proposés : valeurs propres, mapping factoriels, graphiques permettant de voir quelles lignes/colonnes présentent les plus fortes contributions/cos2 pour un axe donné...

2) Permettre d'utiliser les analyses factorielles en tant que méthodes de pre-processing dans des pipelines scikit-learn. On peut ainsi, par exemple,  enchaîner une AFC multiple puis une régression logistique, et optimiser le nombre de facteurs pris en compte par validation croisée.

La docstring est en écrite globish, mais 3 tutos sont disponibles en français sur le repo GitHub, sous forme de notebooks :
Le package met à disposition des tests unitaires dont la philosophie générale est de comparer les sorties de ses méthodes avec celles du package R FactoMineR. Ouf, les tests s'avèrent concluant !

Le package fanalysis fonctionne avec des matrices denses en entrée.

Sur le plan technique, c'est la fonction svd() (décomposition en valeurs singulières) de numpy qui est au coeur des calculs.

Mots-clés : package fanalysis, python, acp, analyse en composantes principales, afc, analyse factorielle des correspondances, acm, analyse des correspondances multiples

vendredi 8 juin 2018

ACP avec Python

J’ai déjà beaucoup donné pour l’analyse en composantes principales, sous forme de support de cours (ACP), de tutoriels pour Tanagra, pour Excel, pour R, ... mais jamais pour Python.

Il est temps d’y remédier. D’autant plus que l’affaire n’est pas si évidente finalement. J’ai choisi d’utiliser le package "scikit-learn" maintes fois cité sur le web. Je me suis rendu compte que la classe PCA effectuait les calculs essentiels effectivement, mais il nous appartenait ensuite de programmer tout le post-traitement, notamment les aides à l’interprétation. Je me suis retrouvé un peu dans la même situation qu’il y a presque 10 ans où je m’essayais à l’ACP sous R en utilisant la fonction basique princomp() du package "stats" (Mai 2009). Le tutoriel associé ainsi que notre support de cours nous serviront de repères tout au long de ce document.

Mots-clés : analyse en composantes principales, ACP, package scikit-learn, PCA
Didacticiel : ACP sous Python
Données et programme : Autos Python
Références :
Tutoriel Tanagra, "ACP avec Tanagra - Nouveaux outils", Juin 2012.
Tutoriel Tanagra, "Analyse en Composantes Principales avec R", Mai 2009.
Tutoriel Tanagra, "ACP avec R - Détection du nombre d'axes", Juin 2012.