基於Spark對消費者行為資料進行資料分析開發案例

朱季謙發表於2023-11-10
Spark

原創/朱季謙
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本文適合入門Spark RDD的計算處理。

在日常工作當中，經常遇到基於Spark去讀取儲存在HDFS中的批次檔案資料進行統計分析的案例，這些檔案一般以csv或者txt檔案格式存在。例如，存在這樣一份消費者行為資料，欄位包括消費者姓名,年齡,性別,月薪,消費偏好,消費領域,購物平臺,支付方式,單次購買商品數量,優惠券獲取情況,購物動機。

基於這份消費者行為資料，往往會有以下一些分析目標：

  • 使用者統計學分析：針對性別、年齡等屬性進行統計分析，瞭解消費者群體的組成和特徵。
  • 收入與購買行為的關係分析：透過比較月薪和單次購買商品數量之間的關係，探索收入水平對消費行為的影響。
  • 消費偏好和消費領域的分析：檢視不同消費者的消費偏好（例如價效比、功能性、時尚潮流等）和消費領域（例如家居用品、汽車配件、美妝護膚等），以瞭解他們的興趣和偏好。
  • 購物平臺和支付方式的分析：研究購物平臺（例如天貓、淘寶、拼多多等）和支付方式（例如微信支付、支付寶等）的選擇情況，瞭解消費者在電商平臺上的偏好。
  • 優惠券獲取情況和購物動機的關係：觀察優惠券獲取情況和購物動機之間的聯絡，探索消費者是否更傾向於使用優惠券進行購物。

針對這些需求，就可以使用Spark來讀取檔案後，進一步分析處理統計。

接下來，就是針對以上分析目標，設計一番Spark程式碼計算邏輯，由此可入門學習下Spark RDD常用用法。

獲取一份具備以下欄位的csv隨機假樣本，總共5246條資料，包括“消費者姓名,年齡,性別,月薪,消費偏好,消費領域,購物平臺,支付方式,單次購買商品數量,優惠券獲取情況,購物動機”。

Amy Harris,39,男,18561,價效比,家居用品,天貓,微信支付,10,折扣優惠,品牌忠誠
Lori Willis,33,女,14071,功能性,家居用品,蘇寧易購,貨到付款,1,折扣優惠,日常使用
Jim Williams,61,男,14145,時尚潮流,汽車配件,淘寶,微信支付,3,免費贈品,禮物贈送
Anthony Perez,19,女,11587,時尚潮流,珠寶首飾,拼多多,支付寶,5,免費贈品,商品推薦
......

將樣本存放到專案目錄為src/main/resources/consumerdata.csv，然後新建一個Scala的object類，建立一個main方法, 模擬從HDSF讀取資料，然後透過.map(_.split(","))將csv檔案每一行切割成一個陣列形式的RDD

  def main(args: Array[String]): Unit = {
    val conf = new SparkConf().setMaster("local").setAppName("consumer")
    val ss = SparkSession.builder().config(conf).getOrCreate()
    val filePath: String = "src/main/resources/consumerdata.csv"
    val consumerRDD = ss.sparkContext.textFile(filePath).map(_.split(","))

可以寫一段程式碼列印看一下consumerRDD結構——

    consumerRDD.foreach(x => {
      x.foreach(y => print(y +" "))
      println()
    })

列印結果如下——

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這個RDD相當於把每一行當作裡一個Array[]陣列，第一行的Array0是消費者姓名，即Amy Harris，Array1是年齡，即39，以此類推。

消費者姓名 年齡 性別 月薪 消費偏好 消費領域 購物平臺 支付方式 單次購買商品數量 優惠券獲取情況 購物動機
Amy Harris 39 男 18561 價效比 家居用品 天貓 微信支付 10 折扣優惠 品牌忠誠
Lori Willis 33 女 14071 功能性 家居用品 蘇寧易購 貨到付款 1 折扣優惠 日常使用
。。。

獲取到該RDD後，就可以進行下一步的統計分析了。

一、統計消費者支付方式偏好分佈

這行程式碼意思，x.apply(7)表示取每一行的第八個欄位，相當陣列Array[7]，第八個欄位是【支付方式】。

  • map(x=>(x.apply(7),1))表示是對RDD裡每一行出現過的支付方式欄位設定為1個，例如，第一行把原本陣列格式Array的RDD做了轉換，生成（微信支付，1）格式的新RDD，表示用微信支付的使用者出現了1次。
  • reduceByKey(_ + _)表示按RDD的key進行聚合統計，表示統計微信支付出現的次數，支付寶出現的次數等。最後，透過
  • sortBy(_._2,false)表示按照key-value當中的value進行倒序排序，false表示倒敘，true表示升序。

因此就可以按照以上格式，對文字資料裡的每一個欄位做相應分析，後文其他計算邏輯也是類似。

consumerRDD.map(x => (x.apply(7),1)).reduceByKey(_ + _).sortBy(_._2, false).foreach(println)

列印結果如下：
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二、統計購物平臺偏好分佈

x.apply(5)表示取每一行的第六個欄位，相當陣列Array[5]，第六個欄位是【購物平臺】。

同前文的【統計消費者支付方式偏好分佈】一樣，透過map(x=>(x.apply(5),1))生成(購物平臺,1)格式的RDD，然後再透過reduceByKey運算元針對相同的key做統計，最後倒序排序。

consumerRDD.map(x => (x.apply(5), 1)).reduceByKey(_ + _).sortBy(_._2, false).foreach(println)

列印結果——
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三、統計購物偏好方式分佈

x.apply(4)表示取每一行的第五個欄位，相當陣列Array[4]，第五個欄位是【消費領域】。

consumerRDD.map(x => (x.apply(4), 1)).reduceByKey(_ + _).sortBy(_._2, false).foreach(println)

列印結果：
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四、統計購物動機分佈

x.apply(10)表示取每一行的第十個欄位，相當陣列Array[10]，第10個欄位是【購物動機】。

consumerRDD.map(x => (x.apply(10), 1)).reduceByKey(_ + _).sortBy(_._2, false).foreach(println)

列印結果——
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五、消費者年齡分佈

該需求透過將RDD對映成DataFrame資料集，方便用SQL語法處理，按照年齡區間分割槽，分別為"0-20"，"21-30"，"31-40"

......這個分割槽字串名，就相當key，value表示落在該分割槽的使用者數量。這時，就可以分組做聚合統計了，統計出各個年齡段的消費者數量。

//取出consumerRDD每一行陣列需要的欄位
val rowRDD = consumerRDD.map{
  x => Row(x.apply(0),x.apply(1).toInt,x.apply(2),x.apply(3).toInt,x.apply(4),x.apply(5),x.apply(6),x.apply(7),x.apply(8).toInt,x.apply(9),x.apply(10))
}

//設定欄位對映
val schema = StructType(Seq(
  StructField("consumerName", StringType),
  StructField("age", IntegerType),
  StructField("gender", StringType),
  StructField("monthlyIncome", IntegerType),
  StructField("consumptionPreference", StringType),
  StructField("consumptionArea", StringType),
  StructField("shoppingPlatform", StringType),
  StructField("paymentMethod", StringType),
  StructField("quantityOfItemsPurchased", IntegerType),
  StructField("couponAcquisitionStatus", StringType),
  StructField("shoppingMotivation", StringType)

))
val df = ss.createDataFrame(rowRDD, schema).toDF()
//按年齡分佈計算
val agedf = df.withColumn("age_range",
  when(col("age").between(0, 20), "0-20")
    .when(col("age").between(21, 30), "21-30")
    .when(col("age").between(31, 40), "31-40")
    .when(col("age").between(41, 50), "41-50")
    .when(col("age").between(51, 60), "51-60")
    .when(col("age").between(61, 70), "61-70")
    .when(col("age").between(81, 90), "81-90")
    .when(col("age").between(91, 100), "91-100")
    .otherwise("Unknow")
)
//分組統計
val result = agedf.groupBy("age_range").agg(count("consumerName").alias("Count")).sort(desc("Count"))
result.show()

列印結果：
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六、統計年齡分佈

類似年齡分佈的操作。

val sexResult = agedf.groupBy("gender").agg(count("consumerName").alias("Count")).sort(desc("Count"))
sexResult.show()

列印結果：

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除了以上的統計分析案例之外，還有優惠券獲取情況和購物動機的關係、消費領域方式等統計，可以進一步擴充分析。

本文基於分析消費者行為資料，可以入門學習到，Spark如何讀取樣本檔案，透過map(_.split(","))處理樣本成一個陣列格式的RDD，基於該RDD，可以進一步透過map、reduceByKey、groupBy等運算元做處理與統計，最後獲取該樣本的資訊價值。

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