基于机器学习的共享单车资源分配和可视化

古城微笑少年丶 2024-03-27 09:26 25阅读 0赞

目 录  
摘要 1  
Abstract 2  
第一章 绪论 3  
1.1研究背景及意义 3  
1.2共享单车发展趋势及存在的问题 3  
1.2.1共享单车的兴起背景 3  
1.2.2共享单车的发展现状 4  
1.2.3共享单车发展的机遇和挑战 5  
1.3 本文的组织结构 7  
第二章 相关工作 8  
2.1国外共享单车背景调查 8  
2.1.1美国共享单车市场概况 8  
2.1.2 未来展望 9  
2.2数据可视化系统简介 10  
2.1.1数据可视化系统 10  
2.1.2 数据可视化的实现 10  
2.1.3发展情况和应用领域 11  
第三章 需求分析和系统结构 14  
3.1需求分析 14  
3.1.1功能需求 14  
3.1.2性能需求 14  
3.2系统结构设计 14  
3.3系统应用部署 16  
第四章 设计的实现 17  
4.1数据的获取和描述 17  
4.2数据库设计 19  
4.3前后台功能实现、 22  
4.3.1利用数据可视化画散点图 22  
4.3.2利用数据可视化每日使用情况 23  
4.3.2 对用户信息进行可视化 24  
第五章 运行测试和分析结果 26  
5.1 运行测试 26  
5.2 站点散点图分析 26  
5.3用户使用时间分析 29  
5.3.1每天使用情况图 30  
5.3.2二十四小时使用图 30  
5.4 用户类型分析 31  
5.4.1用户类型分析 31  
5.4.2 用户性别分析 33  
5.4.3用户年龄分析 34  
第六章 总结与展望 36  
6.1 本文工作总结 36  
6.2未来工作展望 36  
参考文献 38  
致谢 39  
第三章需求分析和系统结构

3.1需求分析

3.1.1功能需求

(1)上传文件：能从本地上传csv格式的数据文件  
(2)保存数据：读取文件，并对文件中的共享单车的数据进行分类保存  
(3)读取保存的数据，对数据进行可视化：  
a.形成一个根据经纬度分布的共享单车站的散点图，同时也能反映出每个单车站点被使用的次数；  
b.形成一个每个月内按天数计算的共享单车使用次数的柱状图；  
c.形成一个每天内按二十四小时计算的共享单车使用次数的柱状图；  
d.形成一个按是否会员分类的饼状图；  
e.形成一个按性别分类的饼状图；  
f.形成一个按年龄分类的饼状图；  
(4)历史文件查询：有一个历史文件查询功能，能够快速的检索到以前使用过的csv文件。

3.1.2性能需求

(1)文件读取快速，数据保存准确，不会出现数字误差；  
(2)系统响应时间短运行快速；  
(3)可视化图形简洁明白，便利理解。

3.2系统结构设计

这一节着重商议共享单车可视化系统的设计，主要考虑系统的结构设计，要综合可行性、开发性和效率等多个方面综合考虑。  
可视化技术在近年进展迅速，可视化工具与方法也出现很多，大量的数据可视化开源工具库被开发出来，大大提高了开发的交互性和效率。本文构建的是基于web端的共享单车数据可视化系统，系统结构分为三层：  
1)用户层：作为系统的用户界面，我们采纳web页面的模式，运行代码之后我们点击生成的网址进行访问。我们可以在用户界面进行文件上传、查看可视化的结果和查看历史文件。  
2)数据库层：这一层是数据库用来存储数据、查询数据和计算数据，我们可视化所需要的数据就从这里取得。主要包括：日期、时间、开始站点、结束站点和用户个人信息（性别，年龄）等。我们的系统采纳MySQL作为数据库。  
3)服务器层：服务器层是位于用户层和数据库层之间的层面。一边接受来自用户界面的恳求，然后再根据这些恳求向数据库申请数据。得到数据之后对数据进行  
处理，最终得到可视化的画面再返回到用户层。  
系统层次如下图所示：  
![在这里插入图片描述][f74107342104483191fe481c0ec5aba8.png]  
图3.1 系统层次图

3.3系统应用部署

1)用户层作为前端，我们以web的形式可以用扫瞄器打开，运行程序以后会出现一个网址，点击网址就可以进入共享单车数据可视化系统。我们利用html来构建网页的内容结构，用python语言作为前后端的桥梁。  
2)后台服务器的框架有很多种，我们这里用的是基于python的flask框架，虽然规模较小，但支持一个小型的系统绰绰有余。本文的可视化系统只是对共享单车的一些基本数据进行图表绘制，系统规模比较小，所以就采纳了flask框架。服务器层运行在flask搭建的本地服务器上，便捷且效率高。  
3)数据库我们采纳的是MySQL，操作便利，运行速度也快，也较为适合本文这个小型系统。  
第四章 设计的实现

4.1数据的猎取和描述

本次试验的数据文件，是从美国纽约的花旗单车也就是citibike官网上下载的共享单车的相关数据。这些数据文件都是csv格式的，包括开始时间，结束时间，开始站点，结束站点，使用者信息等。  
![在这里插入图片描述][74167104ae4d4cf9b0c8486277272809.png]  
图4.1 共享单车ER图  
![在这里插入图片描述][3ecfa007a26b4616b0e6cc55bc808e84.png_pic_center]  
![在这里插入图片描述][7a94f3c9080246e99d1b8e6d30028697.png_pic_center]  
![在这里插入图片描述][56e376a180064b86ae03ad1e4cf3768a.png_pic_center]  
![在这里插入图片描述][31afdb5a7f114e55bf1b0f755b1211fa.png_pic_center]  
![在这里插入图片描述][11b24e26438443b2a2484cb5582a1c1a.png_pic_center]  
![在这里插入图片描述][d4b2980070694e9798ce7223752b6c92.png_pic_center]  
![在这里插入图片描述][0532d3842e8a42cb9e2b290c4d38b911.png_pic_center]  
![在这里插入图片描述][4bd930f7325d4f67888b66e29f70931b.png_pic_center]  
![在这里插入图片描述][02316d06e3e34016821949f433a78c61.png_pic_center]  
![在这里插入图片描述][09ddc4e599944f63b7637f2f0747bae6.png_pic_center]  
![在这里插入图片描述][22752e00f220452ea8fa2b5e83207d9e.png_pic_center]  
![在这里插入图片描述][6cc348c979aa4ec9a9fff10fbe575b79.png_pic_center]  
![在这里插入图片描述][9bfee9fe4b88498cbdd365a8c5a24a4e.png_pic_center]  
![在这里插入图片描述][7c23929a61d6444d991b2dd8c0b023f6.png_pic_center]  
![在这里插入图片描述][81c053c805a84cceb231fa7e43d3a520.png_pic_center]  
![在这里插入图片描述][f60fab09145e4b25972cb763736dfa31.png_pic_center]  
![在这里插入图片描述][eb5389e816184867a4cbdf1b1ed301ef.png_pic_center]  
![在这里插入图片描述][48ede980d4ec41c9a008e590a48a4344.png_pic_center]

[f74107342104483191fe481c0ec5aba8.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/27/cf50d9671bb84b15b824128f584a3166.png
[74167104ae4d4cf9b0c8486277272809.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/27/745da62ff6af4e1aaf260d809dec1546.png
[3ecfa007a26b4616b0e6cc55bc808e84.png_pic_center]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/27/616bb286422f47689b62a80ed563d91f.png
[7a94f3c9080246e99d1b8e6d30028697.png_pic_center]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/27/58e9ecfca9ea4922ae7eaf4dd5d6ab56.png
[56e376a180064b86ae03ad1e4cf3768a.png_pic_center]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/27/d6330fb3c7694c218c3bc826f05d7408.png
[31afdb5a7f114e55bf1b0f755b1211fa.png_pic_center]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/27/5009b986f3e84cb0aacce1dad63b9285.png
[11b24e26438443b2a2484cb5582a1c1a.png_pic_center]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/27/1cc4a92068cd42d98e2b3244259c0909.png
[d4b2980070694e9798ce7223752b6c92.png_pic_center]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/27/6d5904afa6144e73b8e90364652d7e30.png
[0532d3842e8a42cb9e2b290c4d38b911.png_pic_center]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/27/c15b0f1aea6146c9a3f91f35698503c9.png
[4bd930f7325d4f67888b66e29f70931b.png_pic_center]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/27/eac82786bd6f4218a84e6606187f8516.png
[02316d06e3e34016821949f433a78c61.png_pic_center]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/27/fc9165e89fc740c5879f8f2bba9e9f6a.png
[09ddc4e599944f63b7637f2f0747bae6.png_pic_center]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/27/d320ef903ab944d9b8970f7868fb50e5.png
[22752e00f220452ea8fa2b5e83207d9e.png_pic_center]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/27/2ac6d956f9ba4b56b681c4adff1940e9.png
[6cc348c979aa4ec9a9fff10fbe575b79.png_pic_center]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/27/31a9415a1fc04c64b4cbe0a6241aa72b.png
[9bfee9fe4b88498cbdd365a8c5a24a4e.png_pic_center]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/27/dc5531f9715d436a8bf055c0ed4b1b76.png
[7c23929a61d6444d991b2dd8c0b023f6.png_pic_center]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/27/b4bc502e2c444507882be5e1da716328.png
[81c053c805a84cceb231fa7e43d3a520.png_pic_center]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/27/024e01b95b3e456d943152c100ffc343.png
[f60fab09145e4b25972cb763736dfa31.png_pic_center]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/27/e953a8b33cd14d9683977612aa63a570.png
[eb5389e816184867a4cbdf1b1ed301ef.png_pic_center]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/27/7d08d18530da4451b3a5192aaa1307dc.png
[48ede980d4ec41c9a008e590a48a4344.png_pic_center]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/27/ce5293b65e824b5bad9bc26462c4760f.png