逻辑回归在信用卡欺诈检测中的实战应用

在大数据和机器学习蓬勃发展的时代，信用卡欺诈检测成为了保障金融安全的重要环节。逻辑回归作为一种经典的机器学习算法，在这一领域发挥着关键作用。本文将通过一段完整的Python代码，详细解析逻辑回归在信用卡欺诈检测中的具体应用过程，带大家深入理解其原理与实践。

数据读取与预处理

首先，我们使用pandas库读取信用卡交易数据。代码data = pd.read_csv(r"./creditcard.csv")将存储在本地的creditcard.csv文件读取到data变量中，随后通过print(data.head())查看数据的前5行，初步了解数据的结构和内容。

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import pandas as pd

data = pd.read_csv(r"./creditcard.csv")
print(data.head())#前5的数据

数据预处理环节至关重要。对于Amount列数据，我们采用StandardScaler进行Z标准化处理，目的是使数据具有零均值和单位方差，消除不同特征之间的量纲差异，提升模型的训练效果。代码如下：

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from sklearn.preprocessing import StandardScaler#z标准化的函数

scaler = StandardScaler()#初始化
a = data[['Amount']]
b = data['Amount']
data['Amount'] = scaler.fit_transform(data[['Amount']])
print(data.head())#打印这个表格的前5行

同时，考虑到Time列在本次分析中可能对模型帮助不大，使用data = data.drop(['Time'],axis=1)将其删除，简化数据结构。

数据可视化分析

为了直观了解正负样本的分布情况，我们使用matplotlib和pylab库进行数据可视化。通过pd.value_counts(data['Class'])统计Class列中每类的个数，再绘制柱状图展示正负例样本数。这一步有助于我们对数据的不均衡性有更清晰的认识，为后续模型构建提供参考。

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import matplotlib.pyplot as plt
from pylab import mpl
#matplotlib不能显示中文，借助于pylab实现中文显示

mpl.rcParams['font.sans-serif'] = ['Microsoft YaHei']#显示中文
mpl.rcParams['axes.unicode_minus'] = False
labels_count = pd.value_counts(data['Class'])#统计data['Class']中每类的个数
print(labels_count)
plt.title("正负例样本数")
plt.xlabel("类别")
plt.ylabel("频数")
labels_count.plot(kind='bar')
plt.show()

模型构建与训练

接下来进入核心环节------逻辑回归模型的构建与训练。我们使用train_test_split函数将原始数据集划分为训练集和测试集，其中测试集占比30%，并通过设置random_state确保每次划分的数据集相同，便于模型的评估和比较。

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from sklearn.model_selection import train_test_split#专门用来对数据集进行切分的函数
#对原始数据集进行切分
X_whole = data.drop('Class',axis=1)#删除class列，其余数据作为特征集
y_whole = data.Class #class列作为标签（label标注）
x_train_w, x_test_w, y_train_w, y_test_w = \
train_test_split(X_whole,y_whole,test_size = 0.3, random_state = 1000)
#随机种子可以保证每次抽的数据都是一样能的

然后实例化LogisticRegression类，并设置超参数C=0.01，创建逻辑回归模型对象lr。通过lr.fit(x_train_w,y_train_w)将训练数据传入模型进行训练，此时训练好的模型参数将自动保存到lr变量中。

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from sklearn.linear_model import LogisticRegression
lr = LogisticRegression(C=0.01)#先调用这个类创建一个逻辑回归对象lr
lr.fit(x_train_w,y_train_w)#传入训练数据，之后的模型就会自动保存到变量lr

模型评估

模型训练完成后，我们使用测试集对其进行评估。通过lr.predict(x_test_w)对测试集数据进行预测，得到预测结果test_predicted；再利用lr.score(x_test_w,y_test_w)计算模型在测试集上的准确率，衡量模型的整体性能。

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test_predicted = lr.predict(x_test_w)#测试集
result = lr.score(x_test_w,y_test_w)#准确率

为了更全面地评估模型的分类效果，我们引入classification_report函数，它能提供精确率、召回率、F1值等详细的分类指标，帮助我们深入分析模型在正负样本分类上的表现。

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from sklearn import metrics
print(metrics.classification_report(y_test_w, test_predicted))

运行结果

List item

总结与展望

通过以上步骤，我们成功地将逻辑回归算法应用于信用卡欺诈检测任务中，从数据读取、预处理，到模型构建、训练与评估，完整地展示了一个机器学习项目的开发流程。逻辑回归凭借其简单易懂、可解释性强的特点，在金融风控领域有着广泛的应用。

然而，实际应用中可能存在数据不均衡、特征优化等问题，后续可以尝试采用过采样、欠采样等技术解决数据不均衡问题，或者运用特征工程方法挖掘更有效的特征，进一步提升模型的性能。希望本文能为大家在逻辑回归的学习和实践中提供帮助，也欢迎大家在评论区交流探讨更多优化思路和应用场景。

上述博客从代码出发，讲解了逻辑回归的应用全流程。若你觉得内容需要增减，或是想对某些部分深入探讨，欢迎和我说说。

这篇博客围绕代码全流程解析了逻辑回归的应用。若你想对模型优化、代码细节等方面展开更多探讨，欢迎随时分享你的想法。