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金融评分卡模型_项目目的:利用车贷金融数据建立评分卡,并尝试多次迭代观察不同行为对模型,以及建

项目目的:利用车贷金融数据建立评分卡,并尝试多次迭代观察不同行为对模型,以及建

数据分析:汽车金融评分卡模型

目录

在这里插入图片描述

一、项目目的

1,背景
评分卡被广泛用于互联网金融企业和保险银行机构来解决目前信用风控问题,根据已有的数据,提供用户违约/预期等行为的概率指标预测。
其中申请评分卡,可以将风险控制在贷前的状态,也就是减少客户违约而造成经济损失的风险,是风险控制的重要一个环节,故建立准确的申请评分卡能够有效降低金融机构的财产损失风险。

2,目标
借助贷款违约数据,建立汽车金融(贷款违约)分类模型与客户申请评分卡,判断客户违约的可能性;
当有一个新的客户申请时,参考评分卡可以生成直接评分,判断用户是否较安全,并结合模型表现可以大致预估其违约概率,为是否放贷提供决策建议。

3,内容
根据汽车金融贷款违约数据,按照各类客户(同意贷款客户/拒绝贷款客户)的各维度特征与是否违约情况数据信息,结合LR、LRCV算法建立分类模型,利用ROC曲线、KS曲线评估模型分类效果。

二、数据处理

2.1 导入模块

import pandas as pd
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
import seaborn as sns
from sklearn.preprocessing import StandardScaler
from sklearn.neighbors import KNeighborsClassifier
from fancyimpute import KNN
from PyWoE import woe
from sklearn.model_selection import train_test_split
import itertools
from sklearn.linear_model import LogisticRegression
from sklearn.linear_model import LogisticRegressionCV
from sklearn.metrics import confusion_matrix,recall_score,classification_report
from sklearn.metrics import confusion_matrix,recall_score,classification_report
from sklearn.metrics import roc_curve, auc
warnings.filterwarnings('ignore')
from pylab import mpl
plt.rcParams['font.sans-serif']='Microsoft YaHei'
plt.rcParams['figure.dpi']=100
from matplotlib import rcParams
rcParams['axes.unicode_minus']=False
pd.set_option('display.max_columns', None)
pd.set_option('display.max_rows', None)
pd.set_option('max_colwidth',100)
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2.2 导入数据
总数据包括了被接受的客户相关信息,以及被拒绝的客户相关信息

accepts = pd.read_csv(r'C:\accepts.csv')
rejects= pd.read_csv(r'C:\rejects.csv')
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数据大致信息

accepts.info()  
Data columns (total 25 columns):		#总共25个特征,部分存在缺失值
application_id    5845 non	null int64	#申请者ID
account_number    5845 non	null int64	#帐户号
bad_ind           5845 non	null int64	#是否违约
vehicle_year      5844 non	null float64#汽车购买时间
vehicle_make      5546 non	null object	#汽车制造商
bankruptcy_ind    5628 non	null object	#曾经破产标识
tot_derog         5632 non	null float64#五年内信用不良事件数量(比如手机欠费消号)
tot_tr            5632 non	null float64#全部帐户数量
age_oldest_tr     5629 non	null float64#最久账号存续时间(月)
tot_open_tr       4426 non	null float64#在使用帐户数量
tot_rev_tr        5207 non	null float64#在使用可循环贷款帐户数量(比如信用卡)
tot_rev_debt      5367 non	null float64#在使用可循环贷款帐户余额(比如信用卡欠款)
tot_rev_line      5367 non	null float64#可循环贷款帐户限额(信用卡授权额度)
rev_util          5845 non	null int64	#可循环贷款帐户使用比例(余额/限额)
fico_score        5531 non	null float64#FICO打分
purch_price       5845 non	null float64#汽车购买金额(元)
msrp              5844 non	null float64#建议售价
down_pyt          5845 non	null float64#分期付款的首次交款
loan_term         5845 non	null int64	#贷款期限(月)
loan_amt          5845 non	null float64#贷款金额
ltv               5844 non	null float64#贷款金额/建议售价*100
tot_income        5840 non	null float64#月均收入(元)
veh_mileage       5844 non	null float64#行驶里程(Mile)
used_ind          5845 non	null int64	#是否使用
weight            5845 non	null float64#样本权重
dtypes: float64(17), int64(6), object(2)		
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查看拒绝用户大致信息,拒绝用户有22个特征,缺少bad_ind是否违约, account_number账户号, weight样本权重这三个特征,这里违约情况已经给出,不需要定义违约

rejects.info()	
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2.3 数据可视化

#各个变量的缺失值比例,都小于30%
num_of_null=accepts.isnull().sum()/accepts.shape[0]).sort_values(ascending=False)
num_of_null.plot(kind='bar')
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#accepts中好坏客户的比重,大约为4:1
num_1=accepts.bad_ind.sum()
num_0=accepts.bad_ind.count()-num_1
ratio_1=num_1/(num_1+num_0)
ratio_0=1-ratio_1
plt.subplot(121)
sns.barplot(x=['good','bad'],y=[num_0,num_1])
plt.text(0,num_0+50,num_0,ha='center',va='baseline',fontsize=10)
plt.text(1,num_1+50,num_1,ha='center',va='baseline',fontsize=10)
plt.subplot(122)
plt.pie([num_0,num_1],labels=['good','bad'],autopct='%2.1f%%',startangle=90,explode=[0,0.1],textprops={'fontsize':10})
plt.axis('equal')
plt.suptitle('好坏客户的比重')
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2.4 拒绝推断
客户总体包含两类人群(接受客户、拒绝客户),对所有客户进行分析,以防止选择偏差,故推断拒绝用户的特征。
这里使用KNN方式进行拒绝推断,和比例分配的方式

2.4.1KNN拒绝推断

#由于KNN的性质,取出accepts中的部分连续变量作为特征变量,预测目标变量bad_ind,这里使用相关系数进行筛选,选出相关系数较大的
corr=accepts.corr()
#sns.heatmap(corr)
#plt.title('correlation')
corr.bad_ind.abs().sort_values(ascending=False).head(10)
bad_ind          1.000000
weight           1.000000
fico_score       0.328627
tot_rev_line     0.193812
age_oldest_tr    0.178258
tot_derog        0.160237
ltv              0.152730
tot_tr           0.119947
rev_util         0.112972
veh_mileage      0.064927
#排除bad_ind, weight后,其他变量中,tot_tr, age_oldest_tr, tot_rev_line之间存在较强的线性相关性,故最后选择了"tot_derog","age_oldest_tr","rev_util","fico_score","ltv"作为分析变量

def KNN_RI(accepts,rejects,n_neighbors=5, weights='distance'):#用KNN进行拒绝推断,设定KNN参数
    accepts_x = accepts[["tot_derog","age_oldest_tr","rev_util","fico_score","ltv"]]#选择连续变量作为特征变量
    accepts_y = accepts['bad_ind']
    rejects_x = rejects[["tot_derog","age_oldest_tr","rev_util","fico_score","ltv"]]
    #缺失值处理
    accepts_x.fillna(accepts_x.mean(),inplace=True)
    rejects_x.fillna(rejects_x.mean(),inplace=True)
    #KNN标准化
    accepts_x_std = StandardScaler().fit_transform(accepts_x)
    rejects_x_std = StandardScaler().fit_transform(rejects_x)
    knn = KNeighborsClassifier(n_neighbors, weights,p=1)
    knn.fit(accepts_x_std, accepts_y)
    rejects_y = knn.predict(rejects_x_std)#拒绝推断结果
    rejects['bad_ind']=rejects_y#合并至rejects数据中
    rejects.groupby('bad_ind').application_id.count()
    #ratio_accepts为接受样本中正负的比例,对rejects重采样,使正负样本的比例为其3~5倍,这里采样数505
    ratio_accepts=(accepts.groupby('bad_ind').application_id.count()[1])/(accepts.groupby('bad_ind').application_id.count()[0])
    number_3=(rejects.groupby('bad_ind').application_id.count()[1])/(ratio_accepts*3)
    number_5=(rejects.groupby('bad_ind').application_id.count()[1])/(ratio_accepts*5)
    print('resample_range:',number_3,'~',number_5)
    rejects_0 = rejects[rejects['bad_ind'] == 0].sample(505,random_state=11)
    rejects = pd.concat([rejects_0, rejects[rejects['bad_ind'] == 1]])
    return rejects
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2.4.2比例分配拒绝推断

def RF_RI(accepts,rejects,n_estimators=150, min_samples_split=4,min_samples_leaf=2,weights='distance'):
    #用可输出概率的模型推断,此处用随机森林
    accepts_x = accepts.drop(['bad_ind','account_number','weight'],axis=1)
    accepts_y = accepts['bad_ind']
    rejects_x=rejects.copy()
    #处理类别变量
    accepts_x.bankruptcy_ind = accepts_x.bankruptcy_ind.map({'N':0, 'Y':1})
    accepts_x['vehicle_make'] = pd.Categorical(accepts_x.vehicle_make).codes
    rejects_x.bankruptcy_ind = rejects_x.bankruptcy_ind.map({'N':0, 'Y':1})
    rejects_x['vehicle_make'] = pd.Categorical(rejects_x.vehicle_make).codes
    accepts_x.fillna(accepts_x.median(),inplace=True)
    rejects_x.fillna(rejects_x.median(),inplace=True)
    #输出概率结果
    alg = RandomForestClassifier(n_estimators,min_samples_split=min_samples_split,min_samples_leaf=min_samples_leaf,random_state=1)
    alg.fit(accepts_x,accepts_y)
    predictions = alg.predict_proba(rejects_x)
    rejects_x['bad_ind_proba']=predictions[:,1] #前1845个为坏客户                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                    
    rejects['bad_ind']=np.nan*4233
    rejects_x_1_list=rejects_x.sort_values(by='bad_ind_proba',ascending=False)['bad_ind_proba'].head(1845).index
    rejects['bad_ind']=rejects['bad_ind'][rejects.index.isin(rejects_x_1_list)].replace(np.nan,1).astype('int32')
    rejects['bad_ind']=rejects['bad_ind'].fillna(0).astype('int32')
    return rejects
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2.5 数据预处理与特征筛选

#选择用KNN拒绝推断orRF比例推断
#rejects_new=KNN_RI(accepts,rejects)
rejects_new=RF_RI(accepts,rejects)

#合并accepts与rejects,排除account_number, weight两项
data = pd.concat([accepts.iloc[:, 2:-1], rejects_new.iloc[:,1:]], axis = 0)
data.drop(['vehicle_make'], axis = 1, inplace = True)
data.vehicle_year = data.vehicle_year.map(lambda x: 2018 - x)
data.bankruptcy_ind = data.bankruptcy_ind.map({'N':0, 'Y':1}) #类别特征转换
#盖帽法处理异常值
for i in ['age_oldest_tr', 'down_pyt', 'fico_score','loan_amt', 'loan_term', 'ltv', 'msrp', 'purch_price', 'rev_util','tot_derog', 'tot_income', 'tot_open_tr', 'tot_rev_debt','tot_rev_line', 'tot_rev_tr', 'tot_tr', 'used_ind', 'veh_mileage','vehicle_year']:
    i_min = data[i].quantile(0.01)
    i_max = data[i].quantile(0.99)
    data[i] = data[i].map(lambda x: i_min if x <= i_min else x)
    data[i] = data[i].map(lambda x: i_max if x >= i_max else x)
#KNN填充缺失值
#data_new = pd.DataFrame(KNN(k=3).fit_transform(data))
#平均值填充缺失值
data_new=data.fillna(data.mean())
data_new.columns=data.columns#得到预处理后的数据集data_new

#这里采用用变量的IV值进行特征筛选,IV>0.02
def get_iv_values(data_new,col0):
    global iv
    iv = {}
    for i in col0:
        try:
            iv[i] = woe.WoE(v_type='c').fit(data_new[i],data_new['bad_ind']).optimize().iv 
        except:
            print(i)
    iv=pd.Series(iv)
    iv=iv[iv.values>0.02]
    iv=iv.sort_values(ascending=False)
    return iv

col0=data_new.columns.drop('bad_ind')#所有变量
get_iv_values(data_new,col0)#得到iv值>0.02
col=iv.index #由IV得到的特征变量
#对特征变量进行转换成woe值,作为输入
woe_c = data_new[col].apply(lambda x:woe.WoE(v_type='c').fit(x,data_new['bad_ind']).optimize().fit_transform(x,data_new['bad_ind']))
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三、建立模型
#用woe转换后的数据进行预测,划分数据集
#划分数据集
X = woe_c
Y = data_new['bad_ind']
x_train,x_test,y_train,y_test=train_test_split(X,Y,test_size=0.3,random_state=1)

#定义模型训练
def model_fit(model,x_train,y_train,x_test,y_test):
    global fpr,tpr,threshold
    model.fit(x_train,y_train)
    y_pred = model.predict(x_test)#模型预测结果
    y_score=model.predict_proba(x_test)[:,1]#模型输出的正样本概率
    print(classification_report(y_test,y_pred))
    fpr,tpr,threshold=roc_curve(y_test,y_score) 
    print('auc=%.2f'%auc(fpr,tpr))

#定义评估模型的曲线:ROC曲线、KS曲线
def plot_roc_curve(fpr,tpr):
    AUC=auc(fpr,tpr)
    plt.figure(figsize=(7,7))
    plt.plot(fpr,tpr,label='AUC=%.2f'%AUC)
    plt.plot([0,1],[0,1],'--')
    plt.xlim([0,1])
    plt.ylim([0,1])
    plt.xlabel('False Positive Rate',fontdict={'fontsize':12},labelpad=10)
    plt.ylabel('True Positive Rate',fontdict={'fontsize':12},labelpad=10)
    plt.title('ROC curve',fontdict={'fontsize':20})
    plt.legend(loc=0,fontsize=11)

def plot_ks_curve(tpr,fpr,thresholds):
    KS=max(tpr-fpr)#KS值
    TF_diff=pd.Series(tpr)-pd.Series(fpr)
    tpr_best=tpr[TF_diff==TF_diff.max()]
    fpr_best=fpr[TF_diff==TF_diff.max()]
    thr_best=thresholds[TF_diff==TF_diff.max()]
    #KS值对应的概率阈值
    plt.figure(figsize=(7,7))
    plt.plot(thresholds,tpr)
    plt.plot(thresholds,fpr)
    plt.plot([thr_best,thr_best],[fpr_best,tpr_best],'--')
    plt.xlim([thresholds.min(),thresholds.max()-1])
    plt.ylim([0,1])
    plt.text(0.6,0.75,s='KS=%.2f'%KS,fontdict={'fontsize':12})
    plt.text(0.6,0.7,s='thr_best=%.3f'%thr_best,fontdict={'fontsize':12})
    plt.xlabel('Threshold',fontdict={'fontsize':12},labelpad=10)
    plt.ylabel('Rate',fontdict={'fontsize':12},labelpad=10)
    plt.title('K-S curve',fontdict={'fontsize':20})
    plt.legend(['True Positive Rate','False Positive Rate'],loc=3)

#用逻辑回归训练模型
#LR模型
lr = LogisticRegression(C = 1, penalty = 'l1')
#LRCV模型
clf=LogisticRegressionCV(Cs=[0.001,0.01,0.1,1,10,100,1000],#正则化强度备选集
                         cv=5,#交叉验证
                         class_weight='balanced',#自动调整类别权重
                         penalty='l2',#选用L2正则化
                         random_state=0,#设置一个固定的随机数种子
                         )#其余为默认参数

#输出各个模型结果
model_fit(lr,x_train,y_train,x_test,y_test)
model_fit(clf,x_train,y_train,x_test,y_test)
#LRCV模型得到的结果更好
     precision    recall  f1-score   support
           0       0.91      0.62      0.74      1544
           1       0.40      0.81      0.54       488
		auc=0.78
     precision    recall  f1-score   support             
         0.0       0.89      0.72      0.80      2114
         1.0       0.55      0.79      0.65       910
		auc=0.83
#画出ROC曲线与KS曲线
plot_roc_curve(fpr,tpr)
plot_ks_curve(tpr,fpr,threshold)
#AUC值为0.83,模型准确率较高;KS值为0.53,好坏区分效果不错
#对应的最佳阈值为0.315,定义坏客户为违约客户,则预测是否违约的最佳判定原则为:违约估计概率>=0.315判定为违约,违约估计概率<0.315判定为正常
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四、建立评分卡
#定义各个变量的分段得分
def get_scorecard_name(x,data,label='bad_ind'):
    #x:特征变量woe值,data:训练数据,label:训练数据的目标变量标签
    n = 0
    for i in x.columns:
        if n == 0:
            temp = woe.WoE(v_type='c').fit(data[i],data[label]).optimize().bins
            temp['name'] = [i]*len(temp)
            scorecard = temp.copy()
            n += 1
        else:
            temp = woe.WoE(v_type='c').fit(data[i],data[label]).optimize().bins
            temp['name'] = [i]*len(temp)
            scorecard = pd.concat([scorecard, temp], axis = 0)
            n += 1
    return scorecard
#得到特征变量的分段得分结果
scorecard=get_scorecard_name(X,data_new,label='bad_ind')

#创建评分卡
#假设:Odds为1/20所对应的分值为600分,2Odds时对应分值减少20分
#600=A-B*log(1/20)
#600-20=A-B*log(2*1/20)
#可求得A、B,最后求得总评分Score
#b=20/(np.log(2)) #28.8539
#a=600+b*np.log(1/20)# 513.561
model=clf
base_score=int(np.ceil(28.8539*model.intercept_[0]+513.561))#基础分
print('base score is {}'.format(int(np.ceil(28.8539*model.intercept_[0]+513.561))))
scorecard['score'] = scorecard['woe'].map(lambda x: -int(np.ceil(28.8539*x)))#通过woe得到每个变量的分别得分
df_scorecard=pd.DataFrame(['score_base','—','%.f'%base_score],index=['name','bins','score']).T
score_card=df_scorecard.append(scorecard[['name','bins','score']],ignore_index=True)#总评分卡
#分段得分
base score is 514 
print(score_card)

#求数据表中每个样本的得分
#定义分值转换函数
def fico_score0(x):
    if x < 6.025000E+02:
        return 42
    elif x < 6.385000E+02:
        return 29
    elif x < 6.535000E+02:
        return 18
    elif x < 6.897490E+02:
        return 5
    elif x < 6.995000E+02:
        return -8
    elif x < 7.215000E+02:
        return -21
    elif x < 7.615000E+02:
        return -42
    else:
        return -69
    
def tot_rev_line0(x):
    if x < 1.741400E+04:
        return 9
    else:
        return -29
    
def tot_derog0(x):
    if x < 5.000000E-01:
        return -18
    else:
        return 12
    
def age_oldest_tr0(x):
    if x < 9.450000e+01:
        return 9
    else:
        return -19
    
def rev_util0(x):
    if x < 7.350000E+01:
        return -7
    else:
        return 19

def tot_tr0(x):
    if x < 1.692740E+01:
        return 7
    else:
        return -12
    
def ltv0(x):
    if x < 8.950000E+01:
        return -19
    else:
        return 4
    
def tot_income0(x):
    if x < 4.493330E+03:
        return 4
    else:
        return -10
    
def loan_term0(x):
    if x < 4.050000E+01:
        return -18
    else:
        return 1
    
def bankruptcy_ind0(x):
    if x < 4.116020E-02:
        return -3
    else:
        return 13

def down_pyt0(x):
    if x < 5.924920E+03:
        return 0
    else:
        return -28

def veh_mileage0(x):
    if x < 3.378350E+04:
        return -3
    else:
        return 7

def tot_rev_debt0(x):
    if x < 1.011800E+04:
        return 1
    else:
        return -12

def msrp0(x):
    if x < 1.556050E+04:
        return 5
    else:
        return -4
func = [fico_score0, tot_rev_line0, tot_derog0, age_oldest_tr0, rev_util0, tot_tr0, ltv0, tot_income0,
 loan_term0, bankruptcy_ind0, down_pyt0, veh_mileage0, tot_rev_debt0, msrp]

#分值转换
X_score_dict = {i:j for i,j in zip(X.columns,func)}
X_score = data[X.columns].copy()
X_score_new=pd.DataFrame(columns=X_score.columns)
for i in X_score.columns:
    get_func=X_score_dict.get(i)#得到函数
    X_score_new[i] = X_score[i].apply(get_func)
#分值与基准分相加得到最终分数
X_score_new['SCORE'] = X_score_new[X.columns].apply(lambda x: sum(x) + 514, axis = 1)
X_score_label = pd.concat([X_score_new, data['bad_ind']], axis = 1)
X_score_label.head()
   fico_score  tot_rev_line  tot_derog  age_oldest_tr  rev_util  tot_tr  ltv  \
0          18             9         12              9        19       7    4   
1          18           -29        -18            -19        -7     -12    4   
2          29           -29         12              9        -7       7    4   
3          29             9         12              9        -7       7    4   
4         -69             9        -18            -19        -7       7    4   

   tot_income  loan_term  bankruptcy_ind  down_pyt  veh_mileage  tot_rev_debt  \
0         -10        -18              -3         0           -3             1   
1         -10          1              -3         0           -3           -12   
2           4          1              -3         0           -3           -12   
3           4          1              -3         0           -3             1   
4           4          1              -3         0           -3             1   

   msrp  SCORE  
0    -4    555  
1    -4    420  
2     5    531  
3     5    582  
4    -4    417  
# 查看逾期未逾期评分分布,正样本的分布不正态,效果不如负样本,评分卡待改进优化。
fig, ax = plt.subplots()
ax1 = sns.kdeplot(X_score_label[X_score_label['bad_ind'] == 1]['SCORE'],label='1')
ax2 = sns.kdeplot(X_score_label[X_score_label['bad_ind'] == 0]['SCORE'],label='0')
plt.show()
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