美国网贷平台Prosper贷款数据分析

2018-12-08  本文已影响0人  HarryRen

1.摘要

本文主要描述了如何用Python对数据集进行评估，整理，清洗。
完成这一过程后，再通过Tableau对问题“Prosper违约客户具有哪些特点”进行探索，分析和可视化。
最后，用随机森林算法对2009年7月后数据进行建模分析，并对仍在进行中的贷款进行违约与否的预测。

2.项目背景介绍

Prosper是美国第一家P2P借贷平台。此数据集来源于Udacity上的Prosper 2005~2014年的贷款数据。本文希望能通过对已完成贷款的分析，判断出什么类型的客户更容易违约，并预测还未完成的贷款是否会违约。

3.数据变量

原始数据集共包含81个变量，113937条数据，下面对部分重要变量进行说明，其他变量含义可参考变量词典。

变量说明

4.数据处理

首先加载库和数据。

import numpy as np
import pandas as pd
import matplotlib.pyplot as plt
%matplotlib inline

#导入数据
df = pd.read_csv('prosperLoanData.csv')
df.head()

然后用df.describe()，df.info()观察数据。

4.1 删除无关变量

此次主要分析1.什么类型的借款人更容易违约。 2.预测未完成的贷款是否会发生违约。所以去掉无关列。

#删除无关列
df = df.drop(['ListingKey', 'ListingNumber','LenderYield', 'EstimatedEffectiveYield', 'EstimatedLoss',
       'EstimatedReturn','LoanKey', 'LoanNumber', 'MemberKey','LP_CustomerPayments',
       'LP_CustomerPrincipalPayments', 'LP_InterestandFees', 'LP_ServiceFees',
       'LP_CollectionFees', 'LP_GrossPrincipalLoss', 'LP_NetPrincipalLoss',
       'LP_NonPrincipalRecoverypayments', 'PercentFunded', 'Recommendations',
       'InvestmentFromFriendsCount', 'InvestmentFromFriendsAmount',
       'Investors'],axis=1)

从2009年7月开始，Prosper调整了对客户的评估方式，此次我们只对2009-07-01后的贷款进行分析。

#筛选2009-07-01后的数据
df = df[df['ListingCreationDate']>'2009-7-1']

去掉意义重复列：

#去掉意义重复列
df = df.drop(['BorrowerRate','ProsperRating (numeric)',
'CreditScoreRangeUpper'],axis=1)

Prosper对于新客户的评分和老客户有所区别，此次仅针对新客户数据进行分析。

#筛选出新客户
df = df[df['TotalProsperLoans'].isnull()]
#去掉与新客户无关列
df = df.drop(['CreditGrade', 'TotalProsperLoans','TotalProsperPaymentsBilled', 
'OnTimeProsperPayments', 'ProsperPaymentsLessThanOneMonthLate',
 'ProsperPaymentsOneMonthPlusLate', 'ProsperPrincipalBorrowed', 
'ProsperPrincipalOutstanding','ScorexChangeAtTimeOfListing'],axis=1)

4.2 缺失值处理

首先查看下，各变量数据缺失情况。

missing = pd.concat([df.isnull().any(),df.count()], axis =1)
column = ['是否缺失','数量']
missing = pd.DataFrame(list(missing.values),index = list(missing.index),columns = column)
total = missing['数量'].max()
missing['缺失数量'] = total - missing['数量']
missing['缺失率'] = missing['缺失数量']/total
miss = missing[missing['是否缺失'] == True]
miss
数据缺失情况 
#处理空值
df = df.drop(['ClosedDate','GroupKey',
'LoanFirstDefaultedCycleNumber'],axis = 1)
df.Occupation = df.Occupation.fillna('Other')
df.dropna(subset = ['EmploymentStatusDuration'],inplace = True)
#为DebtToIncomeRatio列空值赋值
def ratio(s):
    if s>= 0:
        a=s
    else:
        a=np.random.uniform(0,0.5)
    return a
df.DebtToIncomeRatio = df.DebtToIncomeRatio.apply(ratio)

4.3 数据转换

#格式转换
df['ProsperScore'] = df.ProsperScore.astype(int)
df['CreditScoreRangeLower'] = df.CreditScoreRangeLower.astype(int)
df['EmploymentStatusDuration'] = df.EmploymentStatusDuration.astype(int)

平台把借款状态分为12种:Cancelled(取消)、Chargedoff(冲销，投资人有损失)、Completed(正常完成，投资人无损失)、Current(贷款还款中)、Defaulted(坏账，投资人有损失)、FinalPaymentInProgress(最后还款中，投资人无损失)、Past Due(逾期还款，投资人无损失)。

本文依据交易是仍在进行中还是已关闭,以及已关闭交易中投资人有无损失将所有数据分成以下三组：
Current(包含Current,Past Due)、
Defaulted(包含Defaulted,Chargedoff)、
Completed(包含Completed,FinalPaymentInProgress)。

为了便于后续分析计算，再将“Completed”改为1，“Defaulted”改为0。

# LoanStatus变换
def loan_status(s):
    if s=='Defaulted':
        a = 0
    elif s=='Chargedoff':
        a = 0
    elif s=='Completed':
        a = 1
    elif s == 'FinalPaymentInProgress':
        a = 1
    else:
        a='Current'
    return a
# 新建一个Status变量
df['Status'] = df['LoanStatus'].apply(loan_status)
#将数据集分成已完成（Loandata_finished）和未完成（Loandata_unfinished）两个文件
df_finished = df[df['Status']!='Current']
df_unfinished = df[df['Status']=='Current']
#保存数据
df.to_csv('LoanData_clean.csv')
df_finished.to_csv('LoanData_finished.csv')
df_unfinished.to_csv('LoanData_unfinished.csv')
#计算违约率
defaulted_ratio_finished = 1-df_finished.Status.mean()
defaulted_ratio_finished

已完成的贷款的违约率为defaulted_ratio_finished =26.07%

5.使用Tableau进行数据探索

5.1 信用情况与坏账率

此数据集有多个特征体现了贷款用户的信用情况。其中，信用等级(ProsperRating)是Prosper根据自身模型建立，是用于确定贷款利率的主要依据，而信用评分(CreditScore)则是由官方信用评级机构提供。
由图5-1可以看到，随着信用等级(ProsperRating)的不断升高，违约率呈现明显的下降趋势。
而在信用评分（CreditScore）中，低分段(640-700)，违约率处于比较高的位置，且没有太大变化。大于720的部分，随着信用评分的升高，违约率明显下降。
说明整体而言，借款人的信用水平越高，违约可能性越低。


图5-1：信用情况与坏账率

5.2 收入与违约率

在不同年收入(IncomeRange)中，Not employed的借款人，违约率最高，随着收入增加，违约率不断降低。


图5-2：IncomeRange与违约率

在不同贷款状态下(Status)，违约用户的整体月收入(MonthlyIncome)明显低于未违约用户。


图5-3：MonthlyIncome与违约情况

5.3 负债收入比与违约率

根据图5-4的左图，违约用户与未违约用户的整体负债收入比差异不大。

再根据负债收入比（DebtToIncome）的四分位点，将所有数据分成数据量接近的四组。从图5-4的右图可以看到低比例（负债收入比0-0.12）与中等比例（0.12-0.19）的违约率都较低。较高比例（0.19-0.29）的违约率略高于前面二者。但高比例（大于0.29）的用户违约率显著升高。


图5-4：DebtToIncome与违约情况

5.4 银行卡额度透支率与违约率

根据银行卡额度透支率(BankcardUtilization)的四分位点，将数据分成 '未使用'，'较低透支(0,0.3]'，'中等透支(0.3,0.7]'， '较高透支(0.7,1]'，'严重透支（1,5]'五组。
可以看到，严重透支的借款人，违约率最高。
其次是未使用的用户，这也是为什么金融机构对于“白户”会格外关注的原因。


图5-5：BankcardUtilization与违约率

5.5 征信查询次数与违约率

近半年征信查询次数（InquiriesLast6Months）可以反应出借款人近期向金融机构申请借款的频繁程度，间接体现了借款人近期的资金状况。
图5-6中，绿线表示不同查询次数下的借款笔数。可以看到，绝大部分在7次以下。
而在查询次数0-7区间内，违约率随着查询次数的增加而升高。


图5-6：InquiriesLast6Months

5.6 当前逾期与违约率

当前逾期(CurrentDelinquencies)可以很好的反应出借款人的信用情况。
由图5-7，可以看到大部分借款人的当前逾期在2次以内。而在0-6的区间内，违约率随当前逾期数的增加而升高。


图5-7：CurrentDelinquencies与违约率

5.7 申请信息与违约率

5.7.1 申请理由（ListingCategory）

为了避免某些数量极少的分类对违约率排序的影响，首先筛选出借款笔数在30以上的分类。
由图5-8可以看到，数量最多的是1- Debt Consolidation（债务整合）。
而违约率最高的依次是15- Medical/Dental(医疗),13-Household Expenses(家庭开支),3-Business（商业），均高于30%。


图5-8：申请理由
图5-9：序号-申请理由对照表

5.7.2 贷款金额（LoanAmount）

根据贷款金额（LoanAmount）的四分位点，将数据分为数量接近的四组。比较有意思的是，中等借款(3100,4750)的违约率最高，而高额借款（大于8500）的违约率反而最低。
这很可能是因为能申请到高额借款的用户，各方面条件都不错，从而降低了违约率。


图5-10：LoanAmount与违约率

5.8 受雇佣状态持续时间与违约率

由图5-11可以看到，在0-30区间内，随着持续时间的增长，违约率逐渐降低，而这一区间也包含了一半左右的数据。
当持续时间继续增长，违约率看不出有明显变化规律。


图5-11：EmploystatusDuration与违约率

5.9 地区与违约率

在不同地区之间，违约率也存在比较明显的差异。LA,SD等城市，违约率较高。UT,CO等城市，违约率较低。


图5-12：State与违约率

5.10 是否拥有房产与违约率

整体而言，有房产的借款人，违约率要明显低于无房产的借款人。


图5-13：IsBorrowerHomeowner与违约率

6.建模分析

导入相关库。

from sklearn.model_selection import train_test_split
from sklearn.ensemble import RandomForestClassifier
from sklearn.preprocessing import LabelEncoder

6.1 数据转换

将数据中的字符串变量，均转换为数字。

#将字符串变量用相应的数字变量替换
def harmonize_data(df):
    #ProsperRating (Alpha)
    df.loc[df['ProsperRating (Alpha)'] == 'HR', 'ProsperRating (Alpha)'] = 1
    df.loc[df['ProsperRating (Alpha)'] == 'E', 'ProsperRating (Alpha)'] = 2
    df.loc[df['ProsperRating (Alpha)'] == 'D', 'ProsperRating (Alpha)'] = 3
    df.loc[df['ProsperRating (Alpha)'] == 'C', 'ProsperRating (Alpha)'] = 4
    df.loc[df['ProsperRating (Alpha)'] == 'B', 'ProsperRating (Alpha)'] = 5
    df.loc[df['ProsperRating (Alpha)'] == 'A', 'ProsperRating (Alpha)'] = 6
    df.loc[df['ProsperRating (Alpha)'] == 'AA', 'ProsperRating (Alpha)'] = 7
    #IsBorrowerHomeowner
    df.loc[df['IsBorrowerHomeowner'] == True, 'IsBorrowerHomeowner'] =1
    df.loc[df['IsBorrowerHomeowner'] == False, 'IsBorrowerHomeowner'] =0
    
    #BorrowerState
    le = LabelEncoder().fit(df['BorrowerState'])
    df.loc[:,'BorrowerState'] = le.transform(df['BorrowerState'])
    
    #IncomeRange
    df.loc[df['IncomeRange'] == 'Not employed', 'IncomeRange'] = 1
    df.loc[df['IncomeRange'] == '$0 ', 'IncomeRange'] = 2
    df.loc[df['IncomeRange'] == '$1-24,999', 'IncomeRange'] = 3
    df.loc[df['IncomeRange'] == '$25,000-49,999', 'IncomeRange'] = 4
    df.loc[df['IncomeRange'] == '$50,000-74,999', 'IncomeRange'] = 5
    df.loc[df['IncomeRange'] == '$75,000-99,999', 'IncomeRange'] = 6
    df.loc[df['IncomeRange'] == '$100,000+', 'IncomeRange'] = 7
    
    return df
df_finished = harmonize_data(df_finished)
#格式转换
df_finished['Status'] = df_finished.Status.astype(int)

6.2 建立模型

按照测试集30%，训练集70%的比例划分数据集，并使用随机森林算法，建立模型。

Y = df_finished['Status']
X = df_finished[['ProsperRating (Alpha)','IncomeRange','DebtToIncomeRatio', 
                  'BankcardUtilization','StatedMonthlyIncome',
                  'IsBorrowerHomeowner','ListingCategory (numeric)',
                  'EmploymentStatusDuration', 'InquiriesLast6Months',
                  'CreditScoreRangeLower','BorrowerState',
                  'CurrentDelinquencies', 'LoanOriginalAmount']]
#划分数据集
X_train,X_test,Y_train,Y_test = train_test_split(X,Y,test_size=0.3,random_state=42)
#建立模型
clf = RandomForestClassifier(random_state=42,n_estimators = 200)
clf.fit(X_train,Y_train)

6.3 模型评估

#对测试集进行预测
result = clf.predict(X_test)
 #计算准确率
accuracy = clf.score(X_test,Y_test)
accuracy

该模型测试集预测准确率为：accuracy=73.99%

6.4 特征重要性

对于随机森林算法，可以查看在这个模型中，每个特征的重要程度。

#查看各特征的重要性
FeatureImp = pd.Series(clf.feature_importances_,index=list(X_train.columns)).sort_values(ascending=False)
FeatureImp
图6-1：特征重要性（数据） 
#特征重要性作图
FeatureImp.sort_values().plot(kind='barh')
plt.xlabel('Feature Importance');
图6-2：特征重要性

如图6-2所示，StatedMonthlyIncome和EmploymentStatusDuration两个特征最为重要。

6.5 数据预测

根据此模型，对目前仍在进行中的贷款进行违约与否的预测。

#数据预测
df_unfinished = harmonize_data(df_unfinished)
unfinished = df_unfinished[['ProsperRating (Alpha)','IncomeRange','BorrowerState',
                           'DebtToIncomeRatio', 'BankcardUtilization',
                           'StatedMonthlyIncome', 'IsBorrowerHomeowner',
                           'ListingCategory (numeric)','EmploymentStatusDuration',
                           'InquiriesLast6Months','CreditScoreRangeLower',
                           'CurrentDelinquencies','LoanOriginalAmount']]
unfinished_predict = clf.predict(unfinished)
#保存预测数据
df_unfinished.to_csv('LoanData_unfinished_predict.csv')
#计算违约率
defaulted_ratio_predict = 1-df_unfinished['StatusPredict'].mean()
defaulted_ratio_predict

仍在进行中的贷款违约率为defaulted_ratio_predict =3.64%

7.总结

本文详细描述了对于Prosper贷款数据，从数据探索到建立模型，并进行预测的完整过程。
发现月收入（StatedMonthlyIncome）以及受雇佣状态持续时间(EmploymentStatusDuration)对是否会违约的影响程度最大。主要是因为这二者是体现借款人稳定性的重要因素。
而在模型建立方面，还可以调整此模型的参数，来进行改进从而提高准确率，也可以尝试使用其他算法，如逻辑回归等，建立新的模型进行比较。

8.参考资料

  1. 解读美国第一家网贷平台Prosper

  2. 基于python的网贷平台Prosper数据分析

  3. 网贷平台Prosper2005~2014贷款数据分析（一)

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