Esercitazione: usare R per stimare i prezzi degli avocado

Questa esercitazione presenta un esempio end-to-end di un flusso di lavoro di data science synapse in Microsoft Fabric. Usa R per analizzare e visualizzare i prezzi degli avocado nel Stati Uniti, per creare un modello di Machine Learning che stima i prezzi futuri dell'avocado.

Questa esercitazione illustra questi passaggi:

• Caricare le librerie predefinite
• Caricare i dati
• Personalizzare i dati
• Aggiungere nuovi pacchetti alla sessione
• Analizzare e visualizzare i dati
• Eseguire il training del modello

Prerequisiti

• Ottenere una sottoscrizione di Microsoft Fabric. In alternativa, iscriversi per ottenere una versione di valutazione gratuita di Microsoft Fabric.

• Accedere a Microsoft Fabric.

• Usare il commutatore esperienza sul lato sinistro della home page per passare all'esperienza di data science di Synapse.

  

• Aprire o creare un notebook. Per informazioni su come, vedere Come usare i notebook di Microsoft Fabric.

• Impostare l'opzione del linguaggio su SparkR (R) per modificare il linguaggio primario.

• Collegare il notebook a una lakehouse. Sul lato sinistro selezionare Aggiungi per aggiungere una lakehouse esistente o per creare una lakehouse.

Librerie di caricamento

Usare librerie dal runtime R predefinito:

library(tidyverse)
library(lubridate)
library(hms)

Caricare i dati

Leggere i prezzi degli avocado da un . File CSV scaricato da Internet:

df <- read.csv('https://synapseaisolutionsa.blob.core.windows.net/public/AvocadoPrice/avocado.csv', header = TRUE)
head(df,5)

Manipolare i dati

Prima di tutto, assegnare ai nomi più descrittivi le colonne.

# To use lowercase
names(df) <- tolower(names(df))

# To use snake case
avocado <- df %>% 
  rename("av_index" = "x",
         "average_price" = "averageprice",
         "total_volume" = "total.volume",
         "total_bags" = "total.bags",
         "amount_from_small_bags" = "small.bags",
         "amount_from_large_bags" = "large.bags",
         "amount_from_xlarge_bags" = "xlarge.bags")

# Rename codes
avocado2 <- avocado %>% 
  rename("PLU4046" = "x4046",
         "PLU4225" = "x4225",
         "PLU4770" = "x4770")

head(avocado2,5)

Modificare i tipi di dati, rimuovere le colonne indesiderate e aggiungere il consumo totale:

# Convert data
avocado2$year = as.factor(avocado2$year)
avocado2$date = as.Date(avocado2$date)
avocado2$month  = factor(months(avocado2$date), levels = month.name)
avocado2$average_price =as.numeric(avocado2$average_price)
avocado2$PLU4046 = as.double(avocado2$PLU4046)
avocado2$PLU4225 = as.double(avocado2$PLU4225)
avocado2$PLU4770 = as.double(avocado2$PLU4770)
avocado2$amount_from_small_bags = as.numeric(avocado2$amount_from_small_bags)
avocado2$amount_from_large_bags = as.numeric(avocado2$amount_from_large_bags)
avocado2$amount_from_xlarge_bags = as.numeric(avocado2$amount_from_xlarge_bags)


# Remove unwanted columns
avocado2 <- avocado2 %>% 
  select(-av_index,-total_volume, -total_bags)

# Calculate total consumption 
avocado2 <- avocado2 %>% 
  mutate(total_consumption = PLU4046 + PLU4225 + PLU4770 + amount_from_small_bags + amount_from_large_bags + amount_from_xlarge_bags)

Installare nuovi pacchetti

Usare l'installazione del pacchetto inline per aggiungere nuovi pacchetti alla sessione:

install.packages(c("repr","gridExtra","fpp2"))

Caricare le librerie necessarie.

library(tidyverse) 
library(knitr)
library(repr)
library(gridExtra)
library(data.table)

Analizzare e visualizzare i dati

Confrontare i prezzi dell'avocado convenzionale (nonorganico) in base alla regione:

options(repr.plot.width = 10, repr.plot.height =10)
# filter(mydata, gear %in% c(4,5))
avocado2 %>% 
  filter(region %in% c("PhoenixTucson","Houston","WestTexNewMexico","DallasFtWorth","LosAngeles","Denver","Roanoke","Seattle","Spokane","NewYork")) %>%  
  filter(type == "conventional") %>%           
  select(date, region, average_price) %>% 
  ggplot(aes(x = reorder(region, -average_price, na.rm = T), y = average_price)) +
  geom_jitter(aes(colour = region, alpha = 0.5)) +
  geom_violin(outlier.shape = NA, alpha = 0.5, size = 1) +
  geom_hline(yintercept = 1.5, linetype = 2) +
  geom_hline(yintercept = 1, linetype = 2) +
  annotate("rect", xmin = "LosAngeles", xmax = "PhoenixTucson", ymin = -Inf, ymax = Inf, alpha = 0.2) +
  geom_text(x = "WestTexNewMexico", y = 2.5, label = "My top 5 cities!", hjust = 0.5) +
  stat_summary(fun = "mean") +
  labs(x = "US city",
       y = "Avocado prices", 
       title = "Figure 1. Violin plot of nonorganic avocado prices",
       subtitle = "Visual aids: \n(1) Black dots are average prices of individual avocados by city \n     between January 2015 and March 2018. \n(2) The plot is ordered descendingly.\n(3) The body of the violin becomes fatter when data points increase.") +
  theme_classic() + 
  theme(legend.position = "none", 
        axis.text.x = element_text(angle = 25, vjust = 0.65),
        plot.title = element_text(face = "bold", size = 15)) +
  scale_y_continuous(lim = c(0, 3), breaks = seq(0, 3, 0.5))

Concentrarsi sulla regione di Houston.

library(fpp2)
conv_houston <- avocado2 %>% 
  filter(region == "Houston",
         type == "conventional") %>% 
  group_by(date) %>% 
  summarise(average_price = mean(average_price))
  
# Set up ts   

conv_houston_ts <- ts(conv_houston$average_price,
                 start = c(2015, 1),
                 frequency = 52) 
# Plot

autoplot(conv_houston_ts) +
  labs(title = "Time plot: nonorganic avocado weekly prices in Houston",
       y = "$") +
  geom_point(colour = "brown", shape = 21) +
  geom_path(colour = "brown")

Eseguire il training di un modello di Machine Learning

Creare un modello di stima dei prezzi per l'area di Houston, basato su ARIMA (AutoRegressive Integrated Moving Average):

conv_houston_ts_arima <- auto.arima(conv_houston_ts,
                                    d = 1,
                                    approximation = F,
                                    stepwise = F,
                                    trace = T)

checkresiduals(conv_houston_ts_arima)

Visualizzare un grafico delle previsioni del modello ARIMA di Houston:

conv_houston_ts_arima_fc <- forecast(conv_houston_ts_arima, h = 208)

autoplot(conv_houston_ts_arima_fc) + labs(subtitle = "Prediction of weekly prices of nonorganic avocados in Houston",
       y = "$") +
  geom_hline(yintercept = 2.5, linetype = 2, colour = "blue")

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