【CDA干货】预测建模——CLV与营收趋势预测——电商用户数据分析全流程：从数据到增长决策

场景：预测建模------CLV与营收趋势预测

1. 业务背景

• CLV（用户生命周期价值）：预测单个用户未来6个月的消费金额；

• 营收趋势：预测未来3个月的整体营收，指导库存/预算规划。

2. 建模代码（对应仓库notebooks/forecasting）

运用机器学习技术，基于电商客户的行为与交易数据开展客户分群分析，核心目标是识别出特征鲜明的客户群体，为精准营销、产品推荐及客户留存策略的制定提供决策依据。

1.加载和准备数据

• 加载数据集

• 解析日期字段并核查时间粒度

• 将销售数据聚合至日度或周度维度

  import pandas as pd
  import seaborn as sns
  import matplotlib.pyplot as plt

  Load data

  sales_df = pd.read_csv('../../data/ecommerce_transactions.csv', parse_dates=['purchase_date'])

  Extract date only (if datetime includes time)

  sales_df['event_date'] = sales_df['purchase_date'].dt.date

  Aggregate daily sales

  daily_sales = sales_df.groupby('event_date')['purchase_amount'].sum().reset_index(name='total_sales')
  daily_sales['event_date'] = pd.to_datetime(daily_sales['event_date'])
  daily_sales.set_index('event_date', inplace=True)

  Preview

  daily_sales.head()

2.可视化时间序列

• 绘制销售趋势图，识别潜在的业务规律

  plt.figure(figsize=(12,6))
  daily_sales['total_sales'].plot(label='Daily Sales', alpha=0.5)
  daily_sales['total_sales'].rolling(window=7).mean().plot(label='7-Day Moving Avg', linewidth=2)
  plt.title('Daily Total Sales with 7-Day Moving Average')
  plt.xlabel('Date')
  plt.ylabel('Total Sales')
  plt.grid(True)
  plt.legend()
  plt.savefig('../../assets/forecasting/daily_total_sales_time_series.png', bbox_inches='tight', dpi=300)
  plt.show()

解释:

日度销售额走势图显示数据波动性较强，涨跌波动频繁，反映出客户消费行为的不稳定性。

叠加 7 日移动平均线后可呈现出更为平缓的趋势曲线，便于识别出持续性增长、阶段性回落或季节性周期等特征。这种平滑后的趋势视图，能够为更精准的销售预测和促销节点规划提供有力支撑。

3.时间序列分解

• 运用 STL 分解法识别趋势、季节性特征及残差项

  from statsmodels.tsa.seasonal import STL

  stl = STL(daily_sales['total_sales'], period=7)
  result = stl.fit()
  result.plot()
  plt.savefig('../../assets/forecasting/daily_total_sales_decomposition.png', bbox_inches='tight', dpi=300)
  plt.show()

解释:

STL 分解法将销售数据信号拆解为三个核心构成部分：

• 趋势项：近月呈现出温和的下行走势，表明整体需求存在潜在走弱的迹象

• 季节性项：可观测到周度周期性规律，这一特征大概率由工作日 / 周末的消费行为差异，或周期性促销活动驱动

• 残差项：残差噪声呈现随机分布状态，无明显规律可循，说明模型已有效捕捉到核心的趋势特征与季节性波动

4.训练/测试划分

• 预留最后 30 天的数据作为验证集

  train = daily_sales.iloc[:-30]
  test = daily_sales.iloc[-30:]

5.预测模型

• 基于训练集数据拟合 Prophet 模型

• 预测未来 30 天的业务数据

  from prophet import Prophet
  import matplotlib.pyplot as plt

  df_prophet = daily_sales.reset_index().rename(columns={'event_date': 'ds', 'total_sales': 'y'})

  Fit Prophet model

  prophet = Prophet(daily_seasonality=True)
  prophet.fit(df_prophet)

  Create future dataframe

  future = prophet.make_future_dataframe(periods=30)
  forecast = prophet.predict(future)

  Plot forecast

  plt.figure(figsize=(12, 6))
  fig = prophet.plot(forecast)
  plt.title("Sales Forecast (Prophet)")
  plt.xlabel("Date") # replaces 'ds'
  plt.ylabel("Total Sales") # replaces 'y'
  plt.grid(True)
  plt.savefig('../../assets/forecasting/daily_sales_forecast_prophet.png', bbox_inches='tight', dpi=300)
  plt.show()

解释

• 趋势项：预测结果整体保持平稳，表明预期销量不存在显著的上升或下降趋势

• 季节性项：模型捕捉到了规律性的周度波动特征，这一结果反映出稳定的需求周期（例如工作日与周末的消费行为差异）

• 不确定性：部分区间的预测范围较宽，表明对应时间段的销量波动较大或近期可用数据有限，这可能会对预测结果的可信度造成影响

6.预测准确性

• 对比测试集上的预测值与实际值

• 计算平均绝对误差（MAE）和均方根误差（RMSE）

  from sklearn.metrics import mean_absolute_error, mean_squared_error
  import numpy as np

  Extract forecasted values for test period

  forecast_test = forecast.set_index('ds').loc[test.index]['yhat']
  mae = mean_absolute_error(test['total_sales'], forecast_test)
  rmse = np.sqrt(mean_squared_error(test['total_sales'], forecast_test))

  print(f'MAE: {mae:.2f}')
  print(f'RMSE: {rmse:.2f}')

• 该模型能够捕捉整体趋势与季节性特征，但日度数据中的随机噪声导致了中度预测误差。

• 均方根误差（RMSE）略高于平均绝对误差（MAE），这一结果表明预测过程中存在偶发性的大幅偏差，而这类偏差大概率与促销活动或异常订单相关。

7.商业解读

销售额呈现显著的周度季节性特征且长期趋势保持稳定，预测模型能提供低偏差的可靠短期预测，可有效支撑需求规划、库存管理及预算分配等业务决策；从模型表现来看，Prophet 模型较好地拟合了销售数据的趋势与季节性特征，RMSE 约为 540，这一数值虽反映出日度销售额存在波动性，但模型整体预测跟踪效果良好，而纳入节假日效应或营销活动因素则能进一步提升预测准确性；基于上述业务解读与核心结论，建议每周开展滚动预测以支撑库存决策、构建品类级预测模型助力精细化规划、将预测模型与营销日历联动以实现营销活动增量的动态调整。

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