Python实战项目——用户消费行为数据分析(三)

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老虎也淘气 发表于 2023/10/26 19:17:14 2023/10/26
【摘要】 项目介绍,需求分析项目介绍:今天我们要对用户消费行为进行分析,用户消费行为数据分析项目旨在利用大量用户消费数据,通过数据挖掘和分析技术,深入了解用户在产品或服务上的消费行为模式和习惯。通过对数据的挖掘和分析,该项目可以帮助企业更好地了解其用户,优化产品或服务,提高用户满意度,增加用户忠诚度,并在竞争激烈的市场中获得优势user_id:用户ID,order_dt:购买日期,order_prod...

项目介绍,需求分析

项目介绍:

今天我们要对用户消费行为进行分析,用户消费行为数据分析项目旨在利用大量用户消费数据,通过数据挖掘和分析技术,深入了解用户在产品或服务上的消费行为模式和习惯。通过对数据的挖掘和分析,该项目可以帮助企业更好地了解其用户,优化产品或服务,提高用户满意度,增加用户忠诚度,并在竞争激烈的市场中获得优势

user_id:用户ID,order_dt:购买日期,order_products:购买产品数量,order_amount:购买金额
数据时间:1997年1月~1998年6月用户行为数据,约6万条

需求分析:

  1. 数据收集:项目的第一步是收集大量的用户消费数据。这些数据可以包括购买记录、浏览行为、搜索行为、点击率、用户反馈等。数据可以来自企业已有的数据库,也可以通过第三方数据提供商获得。

  2. 数据清洗与预处理:收集到的数据可能存在错误、缺失或重复项,需要进行数据清洗和预处理,确保数据的准确性和完整性,使其适合后续的分析工作。

  3. 数据探索性分析:在进行深入分析之前,需要对数据进行探索性分析,通过可视化和统计方法发现数据中的规律和趋势,发现潜在的模式和异常情况。

  4. 用户消费行为模式分析:利用数据挖掘技术,对用户的消费行为进行建模和分析,找出用户在购买产品或使用服务时的常见模式和习惯,例如购买的时间、频率、金额等。

  5. 用户群体划分:根据用户的消费行为和特征,将用户划分为不同的群体或细分市场。这有助于企业更好地了解不同群体的需求和偏好,针对性地推出营销策略。

  6. 用户留存和流失分析:分析用户的留存和流失情况,找出导致用户流失的原因,并采取措施提高用户的留存率。

  7. 个性化推荐系统:基于用户的消费行为模式和偏好,开发个性化推荐系统,向用户推荐符合其兴趣的产品或服务,提高销售和用户满意度。

  8. 可视化与报告:将分析结果以可视化的方式呈现,例如图表、报表和仪表盘,帮助企业管理层更直观地理解数据并做出决策。

  9. 数据保密与安全:在整个项目过程中,保障用户数据的隐私和安全,确保符合相关法律法规和企业内部的数据保护政策。

  10. 持续优化:数据分析是一个持续优化的过程,项目团队应与业务团队保持紧密合作,根据反馈和结果不断优化分析模型和推荐系统,确保项目的长期价值。

通过以上需求分析,用户消费行为数据分析项目将帮助企业深入了解用户需求,优化产品或服务,提高用户满意度和忠诚度,从而在竞争激烈的市场中取得竞争优势。

导入数据,初步分析数据

import numpy as np
import pandas as pd
import matplotlib.pyplot as plt
from datetime import datetime
%matplotlib inline
plt.style.use('ggplot')  #更改绘图风格,R语言绘图库的风格
plt.rcParams['font.sans-serif'] = ['SimHei']
# 导入数据
columns = ['user_id','order_dt','order_products','order_amount']
df = pd.read_table('CDNOW_master.txt',names=columns,sep='\s+')  #sep:'\s+':匹配任意个空格
df.head()

在这里插入图片描述
分析输出结果可得:

  1. 日期格式需要转换
  2. 存在同一个用户一天内购买多次行为
df.describe()

在这里插入图片描述
3. 用户平均每笔订单购买2.4个商品,标准差2.3,稍微有点波动,属于正常。
然而75%分位数的时候,说明绝大多数订单的购买量都不多,围绕在2~3个产品左右;
4. 购买金额,反映出大部分订单消费金额集中在中小额,30~45左右

查看索引,数据类型。

df.info()

在这里插入图片描述

数据预处理

f['order_date'] = pd.to_datetime(df['order_dt'],format='%Y%m%d')

df['month'] = df['order_date'].astype('datetime64[M]')  #[M] :控制转换后的精度
df.head()
# df.info()

format参数:按照指定的格式去匹配要转换的数据列。
%Y:四位的年份1994 %m:两位月份05 %d:两位月份31
%y:两位年份94 %h:两位小时09 %M:两位分钟15 %s:两位秒
将order_date转化成精度为月份的数据列
在这里插入图片描述

用户整体消费趋势分析(按月份)

按月份统计产品购买数量,消费金额,消费次数,消费人数

plt.figure(figsize=(20,15)) #单位时英寸
# 每月的产品购买数量
plt.subplot(221)  #两行两列,占据第一个位置
df.groupby(by='month')['order_products'].sum().plot()  #默认折线图
plt.title('每月的产品购买数量')
# 每月的消费金额
plt.subplot(222)  #两行两列
df.groupby(by='month')['order_amount'].sum().plot()  #默认折线图
plt.title('每月的消费金额')
# 每月的消费次数
plt.subplot(223)  #两行两列
df.groupby(by='month')['user_id'].count().plot()  #默认折线图
plt.title('每月的消费次数')
# 每月的消费人数(根据user_id进行去重统计,再计算个数)
plt.subplot(224)  #两行两列
df.groupby(by='month')['user_id'].apply(lambda x:len(x.drop_duplicates())).plot()  #默认折线图
plt.title('每月的消费人数')

在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
分析结果:

  • 图一可以看出,前三个月销量非常高,而以后销量较为稳定,并且稍微呈现下降趋势
  • 图二可以看出,依然前三个月消费金额较高,与消费数量成正比例关系,三月份过后下降严重,并呈现下降趋势,思考原因?1:跟月份有关,
  • 在我国,1,2,3月份处于春节前后。2.公司在1,2,3,月份的时候是否加大了促销力度
  • 图三可以看出,前三个月订单数在10000左右,后续月份的平均消费单数在2500左右
  • 图四可以看出,前三个月消费人数在8000~10000左右,后续平均消费消费在2000不到的样子
  • 总结:所有数据显示,97年前三月消费事态异常,后续趋于常态化

用户个体消费分析

用户消费金额,消费次数(产品数量)描述统计

user_grouped = df.groupby(by='user_id').sum()
print(user_grouped.describe())
print('用户数量:',len(user_grouped))

在这里插入图片描述

  • 从用户的角度:用户数量23570个,每个用户平均购买7个CD,但是中位数只有3,
    • 并且最大购买量为1033,平均值大于中位数,属于典型的右偏分布(替购买量<7的用户背锅)
  • 从消费金额角度:平均用户消费106,中位数43,并且存在土豪用户13990,结合分位数和最大值来看,平均数与75%分位数几乎相等,
  • 属于典型的右偏分布,说明存在小部分用户(后面的25%)高额消费(这些用户需要给消费金额<106的用户背锅,只有这样才能使平均数维持在106)

绘制每个用户的产品的购买量与消费金额散点图

df.plot(kind='scatter',x='order_products',y='order_amount')

在这里插入图片描述

  • 从图中可知,用户的消费金额与购买量呈现线性趋势,每个商品均价15左右
  • 订单的极值点比较少(消费金额>1000,或者购买量大于60),对于样本来说影响不大,可以忽略不记。

用户消费分布图

plt.figure(figsize=(12,4)) 
plt.subplot(121)
plt.xlabel('每个订单的消费金额')
df['order_amount'].plot(kind='hist',bins=50)  #bins:区间分数,影响柱子的宽度,值越大柱子越细。宽度=(列最大值-最小值)/bins
#消费金额在100以内的订单占据了绝大多数

plt.subplot(122)
plt.xlabel('每个uid购买的数量')
df.groupby(by='user_id')['order_products'].sum().plot(kind='hist',bins=50)

在这里插入图片描述

  • 图二可知,每个用户购买数量非常小,集中在50以内
  • 两幅图得知,我们的用户主要是消费金额低,并且购买小于50的用户人数占据大多数(在电商领域是非常正常的现象)

用户累计消费金额占比分析(用户的贡献度)

进行用户分组,取出消费金额,进行求和,排序,重置索引

user_cumsum = df.groupby(by='user_id')['order_amount'].sum().sort_values().reset_index()
user_cumsum

在这里插入图片描述
每个用户消费金额累加


# 累加器举例:
# a = [1,2,3,4,5,6,7]
# print(np.cumsum(a))
user_cumsum['amount_cumsum'] = user_cumsum['order_amount'].cumsum()
user_cumsum.tail()

在这里插入图片描述

amount_total = user_cumsum['amount_cumsum'].max() #消费金额总值
user_cumsum['prop'] = user_cumsum.apply(lambda x:x['amount_cumsum']/amount_total,axis=1)  #前xx名用户的总贡献率
user_cumsum.tail()

在这里插入图片描述

user_cumsum['prop'].plot()

在这里插入图片描述
由图分析可知,前20000名用户贡献总金额的40%,剩余3500名用户贡献了60%。(2/8原则)

用户消费行为

1.首购时间

#用户分组,取最小值,即为首购时间,
# A  1997-1-1  
# B  1997-1-1  
# 1997-1-1   ?(2个)
df.groupby(by='user_id')['order_date'].min().value_counts().plot()

在这里插入图片描述

由图可知,首次购买的用户量在1月1号~2月10号呈明显上升趋势,后续开始逐步下降,猜测:有可能是公司产品的推广力度或者价格调整所致

2.最后一次购买时间

df.groupby(by='user_id')['order_date'].max().value_counts().plot()

在这里插入图片描述

  • 大多数用户最后一次购买时间集中在前3个月,说明缺少忠诚用户。
  • 随着时间的推移,最后一次购买商品的用户量呈现上升趋势,猜测:这份数据选择是的前三个月消费的用户在后面18个月的跟踪记录

用户分层

1.构建RFM模型分析并可视化

#透视表的使用(index:相当于groupby,values:取出的数据列,aggfunc:key值必须存在于values列中,并且必须跟随有效的聚合函数)
rfm = df.pivot_table(index='user_id',
                    values=['order_products','order_amount','order_date'],
                    aggfunc={
                        'order_date':'max',# 最后一次购买
                        'order_products':'sum',# 购买产品的总数量
                        'order_amount':'sum'  #消费总金额
                        })
rfm.head()

在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
用每个用户的最后一次购买时间-日期列中的最大值,最后再转换成天数,小数保留一位

rfm['R'] = -(rfm['order_date']-rfm['order_date'].max())/np.timedelta64(1,'D')  #取相差的天数,保留一位小数
rfm.rename(columns={'order_products':'F','order_amount':'M'},inplace=True)
rfm.head()

在这里插入图片描述
RFM计算方式:每一列数据减去数据所在列的平均值,有正有负,根据结果值与1做比较,如果>=1,设置为1,否则0

def rfm_func(x):  #x:分别代表每一列数据
    level = x.apply(lambda x:'1' if x>=1 else '0')
    label = level['R'] + level['F'] + level['M']  #举例:100    001
    d = {
        '111':'重要价值客户',
        '011':'重要保持客户',
        '101':'重要发展客户',
        '001':'重要挽留客户',
        '110':'一般价值客户',
        '010':'一般保持客户',
        '100':'一般发展客户',
        '000':'一般挽留客户'
        
    }
    result = d[label]
    return result
# rfm['R']-rfm['R'].mean()
rfm['label'] = rfm[['R','F','M']].apply(lambda x:x-x.mean()).apply(rfm_func,axis =1)
rfm.head()

在这里插入图片描述
客户分层可视化


for label,grouped in rfm.groupby(by='label'):
#     print(label,grouped)
    x = grouped['F']  # 单个用户的购买数量
    y = grouped['R']  #最近一次购买时间与98年7月的相差天数
    plt.scatter(x,y,label=label)
plt.legend()  #显示图例
plt.xlabel('F')
plt.ylabel('R')

在这里插入图片描述

2.新老,活跃,回流用户分析

  • 新用户的定义是第一次消费。
  • 活跃用户即老客,在某一个时间窗口内有过消费。
  • 不活跃用户则是时间窗口内没有消费过的老客。
  • 回流用户:相当于回头客的意思。
  • 用户回流的动作可以分为自主回流与人工回流,自主回流指玩家自己回流了,而人工回流则是人为参与导致的。
pivoted_counts = df.pivot_table(
                index='user_id',
                columns ='month',
                values = 'order_dt',
                aggfunc = 'count'
).fillna(0)
pivoted_counts.head()

在这里插入图片描述
#由于浮点数不直观,并且需要转成是否消费过即可,用0、1表示


df_purchase = pivoted_counts.applymap(lambda x:1 if x>0 else 0)
# apply:作用与dataframe数据中的一行或者一列数据
# applymap:作用与dataframe数据中的每一个元素
# map:本身是一个series的函数,在df结构中无法使用map函数,map函数作用于series中每一个元素的
df_purchase.head()

在这里插入图片描述

def active_status(data): #data:每一行数据(共18列)
    status = [] #存储用户18个月的状态(new|active|unactive|return|unreg)
    for i in range(18):
        #判断本月没有消费==0
        if data[i] ==0:
            if len(status)==0: #前几个月没有任何记录(也就是97年1月==0)
                status.append('unreg')  
            else:#之前的月份有记录(判断上一个月状态)
                if status[i-1] =='unreg':#一直没有消费过
                    status.append('unreg')
                else:#上个月的状态可能是:new|active|unative|reuturn
                    status.append('unactive')
        else:#本月有消费==1
            if len(status)==0:
                status.append('new') #第一次消费
            else:#之前的月份有记录(判断上一个月状态)
                if status[i-1]=='unactive':
                    status.append('return') #前几个月不活跃,现在又回来消费了,回流用户
                elif  status[i-1]=='unreg':
                    status.append('new') #第一次消费
                else:#new|active
                    status.append('active') #活跃用户
            
    return pd.Series(status,df_purchase.columns) #值:status,列名:18个月份

purchase_states = df_purchase.apply(active_status,axis=1) #得到用户分层结果
purchase_states.head()

在这里插入图片描述
把unreg状态用nan替换


purchase_states_ct = purchase_states.replace('unreg',np.NaN).apply(lambda x:pd.value_counts(x))
purchase_states_ct.head()

在这里插入图片描述
数据可视化,面积图


purchase_states_ct.fillna(0).T.plot.area(figsize=(12,6))  #填充nan之后,进行行列变换

在这里插入图片描述

  • 由图可知:灰色区域是不活跃用户,占比较大
  • 前三个月新用户,还是活跃用户呈现了上升趋势,猜测由于活动造成的影响
  • 3月份过后,紫色回流用户,红色活跃用户,都呈现下降趋势,并且趋于平稳状态
  • 3月份过后,新用户量几乎没有大量增加

每月中回流用户占比情况(占所有用户的比例)


plt.figure(figsize=(12,6))
rate = purchase_states_ct.fillna(0).T.apply(lambda x:x/x.sum(),axis=1)
plt.plot(rate['return'],label='return')
plt.plot(rate['active'],label='active')
plt.legend()

在这里插入图片描述

  • 由图可知,前3个月,活跃用户占比比较大,维持在7%左右,而回流用户比例在上升,由于new用户还没有足够时间变成回流用户
  • 4月份过后,不论是活跃用户,还是回流用户都呈现出下降趋势,但是回流用户依然高于活跃用户。

用户的购买周期

shift函数:将数据移动到一定的位置

shift函数:将数据移动到一定的位置
data1 = pd.DataFrame({
    'a':[0,1,2,3,4,5],
    'b':[5,4,3,2,1,0]
})
data1.shift(axis=0) #整体向下移动一个位置(默认值:axis=0)
data1.shift(axis=1)

在这里插入图片描述
计算购买周期(购买日期的时间差值)


order_diff = df.groupby(by='user_id').apply(lambda x:x['order_date']-x['order_date'].shift()) #当前订单日期-上一次订单日期
order_diff.describe()

在这里插入图片描述

(order_diff/np.timedelta64(1,'D')).hist(bins = 20) #影响柱子的宽度,  每个柱子的宽度=(最大值-最小值)/bins

在这里插入图片描述

  • 得知:平均消费周期为68天
  • 大多数用户消费周期低于100天
  • 呈现典型的长尾分布,只有小部分用户消费周期在200天以上(不积极消费的用户),可以在这批用户消费后3天左右进行电话回访后者短信
  • 赠送优惠券等活动,增大消费频率

用户生命周期

#计算方式:用户最后一次购买日期(max)-第一次购买的日期(min)。如果差值==0,说明用户仅仅购买了一次


user_life = df.groupby('user_id')['order_date'].agg(['min','max'])
(user_life['max']==user_life['min']).value_counts().plot.pie(autopct='%1.1f%%') #格式化成1为小数
plt.legend(['仅消费一次','多次消费'])

在这里插入图片描述
一半以上的用户仅仅消费了一次,说明运营不利,留存率不好

(user_life['max']-user_life['min']).describe()  #生命周期分析

在这里插入图片描述

  • 用户平均生命周期为134天,但是中位数==0,再次验证大多数用户消费了一次,低质量用户。
  • 75%分位数以后的用户,生命周期>294天,属于核心用户,需要着重维持。
  • 前三个月的新用户数据,所以分析的是这些用户的生命周期

绘制所有用户生命周期直方图+多次消费

plt.figure(figsize=(12,6))
plt.subplot(121)
((user_life['max']-user_life['min'])/np.timedelta64(1,'D')).hist(bins=15)
plt.title('所有用户生命周期直方图')
plt.xlabel('生命周期天数')
plt.ylabel('用户人数')

plt.subplot(122)
u_1 = (user_life['max']-user_life['min']).reset_index()[0]/np.timedelta64(1,'D')
u_1[u_1>0].hist(bins=15)
plt.title('多次消费的用户生命周期直方图')
plt.xlabel('生命周期天数')
plt.ylabel('用户人数')

在这里插入图片描述

  • 对比可知,第二幅图过滤掉了生命周期==0的用户,呈现双峰结构
  • 虽然二图中还有一部分用户的生命周期趋于0天,但是比第一幅图好了很多,虽然进行了多次消费,但是不成长期
  • 来消费,属于普通用户,可针对性进行营销推广活动
  • 少部分用户生命周期集中在300~500天,属于我们的忠诚客户,需要大力度维护此类客户

复购率和回购率分析

复购率分析

计算方式:在自然月内,购买多次的用户在总消费人数中的占比(若客户在同一天消费了多次,也称之复购用户)

消费者有三种:消费记录>=2次的;消费中人数;本月无消费用户;

复购用户:1 非复购的消费用户:0 自然月没有消费记录的用户:NAN(不参与count计数)

purchase_r = pivoted_counts.applymap(lambda x: 1 if x>1 else np.NaN  if x==0 else 0)
purchase_r.head()
#purchase_r.sum() :求出复购用户
#purchase_r.count():求出所有参与购物的用户(NAN不参与计数)
(purchase_r.sum()/purchase_r.count()).plot(figsize=(12,6))

在这里插入图片描述

  • 前三个月复购率开始上升,后续趋于平稳维持在20%~22%之间。
  • 分析前三个月复购率低的原因,可能是因为大批新用户仅仅购买一次造成的。

回购率分析

计算方式:在一个时间窗口内进行了消费,在下一个窗口内又进行了消费

def purchase_back(data):
    status = [] #存储用户回购率状态
    #1:回购用户   0:非回购用户(当前月消费了,下个未消费)   NaN:当前月份未消费
    for i in range(17):
        #当前月份消费了
        if data[i] == 1:
            if data[i+1]==1:
                status.append(1) #回购用户
            elif data[i+1] == 0: #下个月未消费
                status.append(0)
        else: #当前月份未进行消费
            status.append(np.NaN)
    status.append(np.NaN) #填充最后一列数据
    return pd.Series(status,df_purchase.columns)

purchase_b = df_purchase.apply(purchase_back,axis=1)
purchase_b.head()

在这里插入图片描述

回购率可视化


plt.figure(figsize=(20,4))
plt.subplot(211)
#回购率
(purchase_b.sum() / purchase_b.count()).plot(label='回购率')
#复购率
(purchase_r.sum()/purchase_r.count()).plot(label='复购率')
plt.legend()
plt.ylabel('百分比%')
plt.title('用户回购率和复购率对比图')

回购人数与购物总人数


plt.subplot(212)
plt.plot(purchase_b.sum(),label='回购人数')
plt.plot(purchase_b.count(),label='购物总人数')
plt.xlabel('month')
plt.ylabel('人数')
plt.legend()

在这里插入图片描述

  • 回购率可知,平稳后在30%左右,波形性稍微较大
  • 复购率低于回购率,平稳后在20%左右,波动小较小
    前三个月不困是回购还是复购,都呈现上升趋势,说明新用户需要一定时间来变成复购或者回购用户
  • 结合新老用户分析,新客户忠诚度远低于老客户忠诚度。
  • 前三个月购物总人数远远大于回购人数,主要是因为很多新用户在1月份进了首次购买
  • 三个月后,回购人数和购物总数开始稳定,回购人数稳定在1000左右,购物总人数在2000左右。

结论

1.整体趋势:按年的月份趋势销量和销售额在1-3月份相对极高,然后骤降,原因可能跟这段时间的大力促销或与商品的季度属性有关。2.用户个体特征:每笔订单的金额和商品购买量都集中在区间的低段水平,都是小金额小批量进行购买,此类交易群体,可在丰富产品线和增加促销活动提高转换率和购买率。
3.大部分用户的消费总额和购买总量都集中刚在低段◇长尾分布◇这个跟用户需求有关,可以对商品进行多元文化价值的赋予,增强其社交价值属性,提高用户的价值需求。
4.用户的消费周期:有二次以上消费的用户,平均68天,所以在50天到60天期间,应该对这批用户进行刺激召回,细致点,比如10天回复满意度,30天发放优惠券,55天的时候提醒优惠券的使用。
5.用户的生命周期:有二次及以上消费的用户的平均生命周期是276天。用户的生命周期分别在20天内与400至500天间,应该在20天内对客户进行引导,促进其再次消费并形成消费习惯◇延长其生命周期;在100至400天的用户,也要根据其特点推出有针对性的营销活动,引导其持续消费。
6..新客户的复购率约为12%,老客户的复购率在20%左右;新客户的回购率在15%左右,老客户的回购率在30%左右,需要营销策略积极引导其再次消费及持续消费。
7.用户质量:用户个体消费有一定规律性,大部分用户的消费集中在2000以下,用户消费反应了2/8法则,消费排名前20%的用户贡献了80%的消费额。所以说,狠抓高质量用户是万古不变的道理,这些高质量客户都是"会员"类型,需要专门为会员优化购物体验,比如专线接听、特殊优惠等等。

方法总结:

1.针对用户进行按照月份做整体和个体分析,主要分析维度是人数,消费金额,购买量
2.消费分析:首购时间,最后一次购买时间,相邻两个购物时间的间隔,用户分层( RFM 模型+数据透视表),分析维度主要是新用户,活跃用户,不活跃用户流失分析,回流用户占比
3.复购率和回购率进行分析

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