https://plus3s.site - футбольная аналитика, как игра...

Для того, чтобы с помощью цифр получить информацию о происходящих на футбольном поле событиях, предлагаю оценить как влияет тот или иной показатель на результат матча, а потом выяснить по каким из показателей команда недорабатывает и как это исправить.

В виде тепловой карты представлено влияние основных признаков на забитые мячи команды. Забитые мячи олицетворяют результаты любого футбольного коллектива, хотя можно экспериментировать и с другими целевыми переменными. Признаки представлены только основные. Конечно, существуют и другие, и их очень-очень много.

Тепловую карту мы можем составить при помощи питона, код представлен ниже. Для этого нам потребуются данные - датафрейм (df) и понимание того, какую целевую переменную мы будем исследовать (в данном случае - забитые мячи Gls). Как итог - представленная выше тепловая карта или, проще говоря, степень влияния всех основных признаков на целевую переменную.

# библиотеки, которые понадобятся
import pandas as pd
import matplotlib as mpl
from matplotlib import pyplot as plt
import seaborn as sb
import numpy as np
from sklearn.linear_model import LinearRegression
from sklearn.model_selection import train_test_split
from sklearn.preprocessing import PolynomialFeatures
from sklearn.metrics import mean_squared_error

# читаем файл с данными
df = pd.read_csv('*.csv')
# строим из данных тепловую карту
f, ax = plt.subplots(figsize=(18, 18), dpi=200)
plt.figure(figsize=(10, 68))
df.corr()[['Gls']].sort_values(by='Gls', ascending=False)
heatmap = sb.heatmap(df.corr()[['Gls']].sort_values(by='Gls', ascending=False), vmin=-1, vmax=1, annot=True,
                     cmap='rocket', linecolor='white', linewidths=0.7)
ax.invert_yaxis()
# сохраняем файл в текущей папке
heatmap.figure.savefig('correlation_Gls.png', dpi=200)

Посмотрим описательную статистику. Для этого берем данные за несколько сезонов лиги. То, что представлено ниже, сделано на основе тех признаков, которые кажутся нам, и компьютеру конечно тоже, наиболее важными. В качестве примере - статистика по ударам в створ ворот (SoT).

Команда, для того, чтобы забивать от 1.7 до 2.43 мячей за матч, должна бить в створ ворот соперника в среднем 5.84 раза. А если, например, средний показатель за матч 5.2 удара в створ, но при этом команда забивает 2.0 мяча, то это значит, что по ударам в створ идет недоработка, а хорошего результата по забитым мячам команда добилась благодаря каким-то другим показателям. Следовательно, если подтянуть точность, то результат у команды будет лучше. Уловили смысл?..

Дарю небольшой, но полезный код для получения описательной статистики )

# разбиваем на равные интервалы
df_2['Gls'] = pd.qcut(df_2['Gls'], q=10)
# описательная статистика
df_m = df_2.groupby('Gls')['SoT'].describe()

Теперь добавим еще визуализации и посмотрим что из себя представляют данные, с которыми мы работаем.

Цветные четырехугольники являются диапазоном наибольшего скопления наблюдений. Вертикальная линия в середине каждого наблюдения – наиболее справедливое, медианное значение. Ну и усики, указывающие на встречающиеся отклонения.

output, var2 = 'SoT', 'Gls'
fig, ax = plt.subplots(figsize=(14, 9))
sb.boxplot(x=var2, y=output, data=df_2)
plt.grid(linestyle="--")
ax.set(xlabel='голы (в среднем за матч)', ylabel='SoT')
ax.figure.savefig('SoT.png', dpi=300)

Таким образом, мы провели исследование только по одной целевой переменной – забитым мячам. В качество основного признака рассмотрели удары в створ ворот. Однако, команда может много забивать и быть по забитым мячам лидером, но при этом много пропускать и реально располагаться ближе к середине турнирной таблицы. Необходимо исследовать сразу несколько признаков в совокупности! Тогда у нас будет более четкое представление о том, за счет улучшения каких качеств игры команда может улучшить и свои результаты.

Представим, что аналогичным образом мы провели исследования и по таким показателям, как среднее число пасов, после которых последовали голы (Ast), владение мячом (Poss), удары соперника в створ ворот (SoTA) и сэйвы вратаря нашей команды (Save).

Все показатели в итоге должны иметь среднее за матч значение. Далее берем текущие в сезоне показатели анализируемой команды и сравниваем их со средними по лиге за несколько лет. Такую лепестковую диаграмму несложно построить в экселе.

Соответствие признаков забитым голам можно определить с помощью того же питона и регрессии.

# создаем холст для диаграммы
fig, ax = plt.subplots(figsize=(8, 6), dpi=150)
plt.xlabel(value_1, fontsize=12)
plt.ylabel(value_5, fontsize=12)
ax.set(xlabel='голы (в среднем за матч)', ylabel='SoT')
plt.grid(linestyle="--")
# значения признака
Xg = np.array(df['SoT'])
# значение целевой переменной
yg = np.array(df['Gls'])
X_g = Xg.reshape(-1, 1)
# рисуем точки на холсте
plt.scatter(X_g, yg)
# предсказание для введенного значения (красная точка)
X_Gpred = np.array([4])
# точки по которым чертится черная линия
X_Gpred_2 = np.array([2.5, 2.8, 3.1, 3.5, 3.7, 4.0, 4.2, 4.5, 4.7, 4.9, 5.1, 5.4, 5.6, 5.8, 6.0, 6.2, 6.4, 6.7, 6.9])
# создаем выборку данных для обучения модели
X_train, X_test, y_train, y_test = train_test_split(X_g, yg, test_size=0.5, random_state=1)
pr = LinearRegression()
quadratic = PolynomialFeatures(degree=1)
# обучаем модель
pr.fit(quadratic.fit_transform(X_train), y_train)
# определяем соответствие признака целевой переменной
y_pr = pr.predict(quadratic.fit_transform(X_Gpred.reshape(-1, 1)))
y_pr_2 = pr.predict(quadratic.fit_transform(X_Gpred_2.reshape(-1, 1)))
plt.scatter(X_Gpred, y_pr, c='red')
plt.plot(X_Gpred_2, y_pr_2, c='black')
# сохраняем диаграмму в текущей папке
ax.figure.savefig('figure.png', dpi=150)
# оценка качества модели
print(f"SoT score - {pr.score(quadratic.fit_transform(X_train), y_train)}")

Также представленный код позволяет посмотреть, где находится значение указанного признака (в данном случае - 4 удара в створ ворот SoT) в общем количестве наблюдений.

ИТОГ

Мы рассмотрели очевидные признаки… Да, если команда мало забивает или много пропускает это видно и без дополнительного анализа, но искусство футбольной аналитики состоит также и в том, чтобы подобрать признаки каждой команде индивидуально! В итоге на основе анализа мы получим сведения о том, какие показатели команде необходимо улучшить…

Присоединяйтесь к plus3s.site!

Побед вам и преодоления трудностей! )