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Ⅳ. 데이터 과학 프로젝트 · 2차시

탐색적 분석에서 아이디어로

확정한 주제의 데이터를 처음 열었을 때 무엇부터 보아야 하는지 다룬다. 탐색적 데이터 분석으로 데이터 속 의미를 찾는 절차를 익힌다. 찾아낸 사실을 해결 아이디어로 잇는 방법까지 연습한다.

12데과04-02 권장 3차시 탐색적 데이터 분석분포파생 변수아이디어 발산아이디어 수렴

주제가 정해지고 데이터가 모였다. 그러나 데이터를 열자마자 모델을 만들면 대개 실패한다.

어떤 값이 들어 있는지, 값의 범위가 어떤지 모르는 상태에서는 결과를 믿을 수 없다. 먼저 데이터를 살펴보는 단계가 필요하다.

탐색적 데이터 분석이란

이 단계의 이름은 (Exploratory Data Analysis, EDA)이다.

데이터를 요약하고 그려 보면서 무엇을 물어야 할지 찾는 단계다.

결론을 증명하는 단계가 아니다. 이 단계의 산출물은 답이 아니라 질문 목록이다.

같은 데이터라도 어떤 질문을 던지느냐에 따라 이후 분석이 완전히 달라진다.

탐색적 데이터 분석(Exploratory Data Analysis, EDA)
데이터를 요약하고 시각화해 구조와 특징을 파악하는 분석 단계. 가설을 검증하기 전에 물어볼 질문을 찾는 것이 목적이다.

예시 데이터로 탐색하기

아래는 한 학교의 월별 전기 사용량이다. 설명을 위해 직접 만든 예시 값이다.

학기 순서에 맞춰 3월부터 2월까지 늘어놓았다. 먼저 그림으로 전체 모양을 확인한다.

그림에서 두 가지가 보인다.

첫째, 봉우리가 두 개다. 7~8월과 12~1월에 값이 높다. 여름 한 번만 높은 모양이 아니다.

둘째, 봉우리 사이 4~5월과 10~11월은 값이 낮고 서로 비슷하다.

그림으로 본 인상은 수로 확인해야 한다.

파생 변수(derived variable)
원래 열을 계산해 새로 만든 열. 전월 대비 증감률, 1인당 사용량처럼 원본에 없던 관점을 드러낸다.

탐색 결과를 해결 아이디어로 잇기

발견에서 아이디어로 넘어가는 연결표. 발견 열은 위 예시 데이터의 결과다.
탐색에서 발견한 것떠올린 질문해결 아이디어 후보
7·8월이 평균의 1.4배 수준이다냉방이 원인인가, 다른 기기도 있는가기온과 사용량을 함께 수집해 관계를 확인한다
12·1월에도 봉우리가 있다겨울 사용량은 무엇에서 나오는가계절별로 절감 대책을 나눠 세운다
10월에 34% 감소했다기온 때문인가 수업일 수 때문인가월별 수업일 수를 함께 기록해 비교한다
월 단위라 하루 변화가 보이지 않는다일별 기록을 구할 수 있는가4주간 일별 계량값을 직접 수집한다
아이디어 발산과 수렴(divergent and convergent thinking)
판단을 미루고 아이디어를 많이 만드는 단계와, 기준을 세워 후보를 줄이는 단계. 두 단계를 섞으면 아이디어가 일찍 잘린다.
한 장으로 정리한 탐색 결과 요약판 종이 한 장 형태의 요약판이 네 칸으로 나뉘어 있다. 왼쪽 위 칸에는 데이터의 형태로 행 수, 열 수, 기간을 적는다. 왼쪽 아래 칸에는 각 열의 최솟값과 최댓값을 적는다. 오른쪽 위 칸에는 월별 막대그래프를 작게 그린다. 오른쪽 아래 칸에는 발견한 사실 세 줄과 다음에 물을 질문 세 줄을 적는다. 이 요약판이 이 차시의 결과물이다. 탐색 결과 요약판 주제 · 작성자 · 날짜 ① 데이터 형태 행 수184 열 수6 기간3월 ~ 8월 빠진 값판매량 열 7칸 ③ 열별 최솟값 · 최댓값 열 이름최솟값최댓값 판매량0148 기온234 요일월금 ② 월별 막대그래프 3월4월5월 6월7월8월 값은 예시다 ④ 발견한 사실 3줄 ⑤ 다음에 물을 질문 3줄 탐색은 그래프를 많이 그리는 일이 아니라, 다음에 무엇을 물을지 정하는 일이다. 그래서 이 한 장에 형태와 범위, 눈에 띈 사실, 이어질 질문을 함께 담는다.
한 장으로 정리한 탐색 결과 요약판

확인 문제

4문항 · 고르면 바로 채점된다

탐색적 데이터 분석 단계의 산출물로 가장 적절한 것은?

탐색 단계는 결론을 증명하는 단계가 아니라 물어볼 질문을 찾는 단계다. 모델과 결론은 이후 검증 단계의 산출물이다.

예시 데이터에서 '전월 대비 증감률'처럼 원본 열을 계산해 새로 만든 열을 무엇이라 하는가?

원본에 없던 열을 계산으로 만든 것이 파생 변수다. 결측치와 이상치는 값의 상태를 가리키고, 대리 지표는 직접 재기 어려운 대상을 대신 재는 값이다.

봉우리가 두 개인 데이터에서는 평균 하나만으로 전체를 요약할 수 있다.

봉우리가 두 개면 평균이 실제 어느 구간과도 닮지 않는다. 예시 데이터의 평균 11,616.7kWh는 여름과 겨울 어느 쪽도 대표하지 못한다.

여름에 전기 사용량이 늘었다는 탐색 결과는 냉방이 원인이라는 근거가 된다.

함께 움직인다는 사실만으로 원인을 정할 수 없다. 원인을 말하려면 기온 등 다른 값과의 관계를 따로 분석해 검증해야 한다.

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