Teoría

Agrupamiento o Clustering es una técnica de aprendizaje automático no supervisado que agrupa datos en función de su similitud.

Algunos usos típicos de esta técnica son: * Segmentación de clientes * Detección de anormalidades * Categorización de documentos

Instalar paquetes y llamar librerías

#install.packages("cluster")
library("cluster")
#install.packages("ggplot2")
library("ggplot2")
#install.packages("data.table")
library("data.table")
#install.packages("factoextra")
library("factoextra")
#install.packages("datasets")
library("datasets")
library("tidyverse")

Ejercicio 1. Puntos

Contexto

Agrupa los siguientes 8 puntos.

Base de datos

df1 = data.frame(x=c(2,2,8,5,7,6,1,4), y=c(10,5,4,8,5,4,2,9))

Entender los datos

summary(df1)
##        x               y         
##  Min.   :1.000   Min.   : 2.000  
##  1st Qu.:2.000   1st Qu.: 4.000  
##  Median :4.500   Median : 5.000  
##  Mean   :4.375   Mean   : 5.875  
##  3rd Qu.:6.250   3rd Qu.: 8.250  
##  Max.   :8.000   Max.   :10.000
str(df1)
## 'data.frame':    8 obs. of  2 variables:
##  $ x: num  2 2 8 5 7 6 1 4
##  $ y: num  10 5 4 8 5 4 2 9
plot(df1$x,df1$y)

Escalar datos

# datos_escalados = scale(datos_originales)

Asignar número de grupos

grupos1 = 3

Agrupar los puntos

set.seed(123)
clusters1 = kmeans(df1,grupos1)
clusters1
## K-means clustering with 3 clusters of sizes 2, 3, 3
## 
## Cluster means:
##          x        y
## 1 1.500000 3.500000
## 2 3.666667 9.000000
## 3 7.000000 4.333333
## 
## Clustering vector:
## [1] 2 1 3 2 3 3 1 2
## 
## Within cluster sum of squares by cluster:
## [1] 5.000000 6.666667 2.666667
##  (between_SS / total_SS =  85.8 %)
## 
## Available components:
## 
## [1] "cluster"      "centers"      "totss"        "withinss"     "tot.withinss"
## [6] "betweenss"    "size"         "iter"         "ifault"

Optimizar número de grupos

set.seed(123)
optimizacion1 = clusGap(df1, FUN=kmeans, nstart=1, K.max=7)
# el k.max normalmente lo ponemos en 10 en este ejercicio al ser 8 datos se dejo en 7.
plot(optimizacion1, xlab="Número de clusters K", main="Optimización de Clusters")

# Se selecciona como óptimo el primer punto más alto.
# si es diferente hay que regresar al original y ajustar.

Gráficar los grupos

fviz_cluster(clusters1,data=df1)

## Agregar grupos a la base de datos

df1_clusters = cbind(df1, cluster = clusters1$cluster)
head(df1_clusters)
##   x  y cluster
## 1 2 10       2
## 2 2  5       1
## 3 8  4       3
## 4 5  8       2
## 5 7  5       3
## 6 6  4       3

Conclusiones

La técnica de clustering permite identificar patrones o grupos naturales en los datos sin necesidad de etiquetas previas. Es una técnica de ML no supervisado.

Ejercicio 2. USArrests

Contexto

La base de datos USArrests contiene estadíticas en arrestos por cada 100,00 residentes por agresión, asesinato y violación en cada uno de los 50 estados de EE.UU. en 1973

Base de datos

df2 = USArrests
df2 = df2 %>% select(-UrbanPop)

Entender los datos

summary(df2)
##      Murder          Assault           Rape      
##  Min.   : 0.800   Min.   : 45.0   Min.   : 7.30  
##  1st Qu.: 4.075   1st Qu.:109.0   1st Qu.:15.07  
##  Median : 7.250   Median :159.0   Median :20.10  
##  Mean   : 7.788   Mean   :170.8   Mean   :21.23  
##  3rd Qu.:11.250   3rd Qu.:249.0   3rd Qu.:26.18  
##  Max.   :17.400   Max.   :337.0   Max.   :46.00
str(df2)
## 'data.frame':    50 obs. of  3 variables:
##  $ Murder : num  13.2 10 8.1 8.8 9 7.9 3.3 5.9 15.4 17.4 ...
##  $ Assault: int  236 263 294 190 276 204 110 238 335 211 ...
##  $ Rape   : num  21.2 44.5 31 19.5 40.6 38.7 11.1 15.8 31.9 25.8 ...

Escalar datos

df2_escalados = scale(df2)
summary(df2_escalados)
##      Murder           Assault             Rape        
##  Min.   :-1.6044   Min.   :-1.5090   Min.   :-1.4874  
##  1st Qu.:-0.8525   1st Qu.:-0.7411   1st Qu.:-0.6574  
##  Median :-0.1235   Median :-0.1411   Median :-0.1209  
##  Mean   : 0.0000   Mean   : 0.0000   Mean   : 0.0000  
##  3rd Qu.: 0.7949   3rd Qu.: 0.9388   3rd Qu.: 0.5277  
##  Max.   : 2.2069   Max.   : 1.9948   Max.   : 2.6444

Asignar número de grupos

grupos2 = 5

Agrupar los puntos

set.seed(123)
clusters2 = kmeans(df2_escalados,grupos2)
clusters2
## K-means clustering with 5 clusters of sizes 7, 14, 17, 4, 8
## 
## Cluster means:
##       Murder    Assault        Rape
## 1  0.8292944  1.3313823  0.90560938
## 2 -1.0812577 -1.0779212 -1.00700542
## 3 -0.2754591 -0.2999280 -0.12336985
## 4  0.4562038  0.9358314  2.26533514
## 5  1.5238170  0.8908337  0.09934463
## 
## Clustering vector:
##        Alabama         Alaska        Arizona       Arkansas     California 
##              5              4              1              3              4 
##       Colorado    Connecticut       Delaware        Florida        Georgia 
##              4              2              3              1              5 
##         Hawaii          Idaho       Illinois        Indiana           Iowa 
##              2              2              1              3              2 
##         Kansas       Kentucky      Louisiana          Maine       Maryland 
##              3              3              5              2              1 
##  Massachusetts       Michigan      Minnesota    Mississippi       Missouri 
##              3              1              2              5              3 
##        Montana       Nebraska         Nevada  New Hampshire     New Jersey 
##              3              2              4              2              3 
##     New Mexico       New York North Carolina   North Dakota           Ohio 
##              1              1              5              2              3 
##       Oklahoma         Oregon   Pennsylvania   Rhode Island South Carolina 
##              3              3              3              2              5 
##   South Dakota      Tennessee          Texas           Utah        Vermont 
##              2              5              5              3              2 
##       Virginia     Washington  West Virginia      Wisconsin        Wyoming 
##              3              3              2              2              3 
## 
## Within cluster sum of squares by cluster:
## [1] 3.380664 5.645542 9.205038 1.346517 4.683603
##  (between_SS / total_SS =  83.5 %)
## 
## Available components:
## 
## [1] "cluster"      "centers"      "totss"        "withinss"     "tot.withinss"
## [6] "betweenss"    "size"         "iter"         "ifault"

Optimizar número de grupos

set.seed(123)
optimizacion2 = clusGap(df2_escalados, FUN=kmeans, nstart=1, K.max=10)
plot(optimizacion2, xlab="Número de clusters K", main="Optimización de Clusters")

# Se selecciona como óptimo el primer punto más alto.
# si es diferente hay que regresar al original y ajustar.

Gráficar los grupos

fviz_cluster(clusters2,data=df2_escalados)

## Agregar grupos a la base de datos

df2_clusters = cbind(df2, cluster = clusters2$cluster)
head(df2_clusters)
##            Murder Assault Rape cluster
## Alabama      13.2     236 21.2       5
## Alaska       10.0     263 44.5       4
## Arizona       8.1     294 31.0       1
## Arkansas      8.8     190 19.5       3
## California    9.0     276 40.6       4
## Colorado      7.9     204 38.7       4
df2_clusters %>% group_by(cluster) %>% summarise_all(mean) %>% mutate(indicador_inseguridad=Murder+Assault+Rape)
## # A tibble: 5 × 5
##   cluster Murder Assault  Rape indicador_inseguridad
##     <int>  <dbl>   <dbl> <dbl>                 <dbl>
## 1       1  11.4    282.   29.7                 323. 
## 2       2   3.08    80.9  11.8                  95.8
## 3       3   6.59   146.   20.1                 172. 
## 4       4   9.78   249.   42.4                 301. 
## 5       5  14.4    245    22.2                 282.
df2_clusters = df2_clusters %>%
  mutate(cluster = case_when(
    cluster == 1 ~ "Inseguridad Muy Alta",
    cluster == 2 ~ "Inseguridad Alta",
    cluster == 3 ~ "Inseguridad Media",
    cluster == 4 ~ "Inseguridad Baja",
    cluster == 5 ~ "Inseguridad Muy Baja",
  ))
head(df2_clusters)
##            Murder Assault Rape              cluster
## Alabama      13.2     236 21.2 Inseguridad Muy Baja
## Alaska       10.0     263 44.5     Inseguridad Baja
## Arizona       8.1     294 31.0 Inseguridad Muy Alta
## Arkansas      8.8     190 19.5    Inseguridad Media
## California    9.0     276 40.6     Inseguridad Baja
## Colorado      7.9     204 38.7     Inseguridad Baja

Conclusiones

La técnica de clustering permite identificar patrones o grupos naturales en los datos sin necesidad de etiquetas previas. En este caso fue utilizado para agrupar estados en EE.UU. en cuestión de inseguridad, siendo el cluster 1 el que tiene más indices de inseguridad.

Ejercicio 3. Segmentación de Clientes

hay que segmentarlos por frecuencia de compra/numero de visitas, y ticket promedio. y recomendaciones de negocio para los 4 tipos de clientes esto es teoria.cantidad por precio y totalizar por tickect sacar cuantas veces van

Contexto

La base de datos ventas tiene los registros entre el 1 de Diciembre de 2020 y el 9 de Diciembre de 2011 de las ventas de una empresa minorista en línea sin tienda física, basada en Reino Unido. La empresa vende principalmente regalos únicos para toda ocasión y muchos de sus clientes son mayoristas. Objetivo: segmentar clientes, asignarles nombre y caracteristicas de comportamiento y proponer sugerencias a la empresa para aumentar ventas.

Ejercicio 3. Segmentación de Clientes

Contexto

La base de datos ventas tiene los registros entre el 1 de Diciembre de 2020 y el 9 de Diciembre de 2011 de las ventas de una empresa minorista en línea sin tienda física, basada en Reino Unido. La empresa vende principalmente regalos únicos para toda ocasión y muchos de sus clientes son mayoristas. Objetivo: segmentar clientes, asignarles nombre y caracteristicas de comportamiento y proponer sugerencias a la empresa para aumentar ventas. ## Base de datos

ventas = read.csv(file.choose(), fileEncoding = "UTF-8-BOM")

Entender los datos

summary(ventas)
##        Ticket            Producto         Cantidad              Fecha       
##  Length   :522064   Length   :522064   Min.   :-9600.00   Length   :522064  
##  N.unique : 21663   N.unique :  4183   1st Qu.:    1.00   N.unique :   305  
##  N.blank  :     0   N.blank  :  1455   Median :    3.00   N.blank  :     0  
##  Min.nchar:     6   Min.nchar:     0   Mean   :   10.09   Min.nchar:    10  
##  Max.nchar:     7   Max.nchar:    36   3rd Qu.:   10.00   Max.nchar:    10  
##                                        Max.   :80995.00                     
##                                                                             
##         Hora            Precio              Cliente              País       
##  Length   :522064   Min.   :-11062.060   Min.   :12346    Length   :522064  
##  N.unique :   739   1st Qu.:     1.250   1st Qu.:13950    N.unique :    30  
##  N.blank  :     0   Median :     2.080   Median :15265    N.blank  :     0  
##  Min.nchar:     8   Mean   :     3.827   Mean   :15317    Min.nchar:     3  
##  Max.nchar:     8   3rd Qu.:     4.130   3rd Qu.:16837    Max.nchar:    20  
##                     Max.   : 13541.330   Max.   :18287                      
##                                          NAs    :134041
str(ventas)
## 'data.frame':    522064 obs. of  8 variables:
##  $ Ticket  : chr  "536365" "536365" "536365" "536365" ...
##  $ Producto: chr  "WHITE HANGING HEART T-LIGHT HOLDER" "WHITE METAL LANTERN" "CREAM CUPID HEARTS COAT HANGER" "KNITTED UNION FLAG HOT WATER BOTTLE" ...
##  $ Cantidad: int  6 6 8 6 6 2 6 6 6 32 ...
##  $ Fecha   : chr  "01/12/2010" "01/12/2010" "01/12/2010" "01/12/2010" ...
##  $ Hora    : chr  "08:26:00" "08:26:00" "08:26:00" "08:26:00" ...
##  $ Precio  : num  2.55 3.39 2.75 3.39 3.39 7.65 4.25 1.85 1.85 1.69 ...
##  $ Cliente : int  17850 17850 17850 17850 17850 17850 17850 17850 17850 13047 ...
##  $ País    : chr  "United Kingdom" "United Kingdom" "United Kingdom" "United Kingdom" ...

Limpiar y preparar variables

# Quitar registros sin cliente identificado (Cliente = NA)
ventas = ventas %>% filter(!is.na(Cliente))

# Quitar devoluciones/cancelaciones (Cantidad o Precio negativos)
ventas = ventas %>% filter(Cantidad > 0, Precio > 0)

# Total de cada línea de producto (cantidad x precio)
ventas = ventas %>% mutate(Total = Cantidad * Precio)

# Total por ticket (cada ticket = una visita/compra)
tickets = ventas %>%
  group_by(Cliente, Ticket) %>%
  summarise(Total_ticket = sum(Total), .groups = "drop")

# Frecuencia (número de visitas) y ticket promedio por cliente
df3 = tickets %>%
  group_by(Cliente) %>%
  summarise(
    Frecuencia = n(),
    Ticket_promedio = mean(Total_ticket)
  )

df3 = as.data.frame(df3)
rownames(df3) = df3$Cliente
df3 = df3 %>% select(-Cliente)

summary(df3)
##    Frecuencia      Ticket_promedio   
##  Min.   :  1.000   Min.   :    3.45  
##  1st Qu.:  1.000   1st Qu.:  178.30  
##  Median :  2.000   Median :  292.00  
##  Mean   :  4.227   Mean   :  415.62  
##  3rd Qu.:  5.000   3rd Qu.:  426.63  
##  Max.   :209.000   Max.   :84236.25
str(df3)
## 'data.frame':    4296 obs. of  2 variables:
##  $ Frecuencia     : int  1 7 1 1 8 1 1 1 3 1 ...
##  $ Ticket_promedio: num  77184 616 1758 334 313 ...
plot(df3$Frecuencia, df3$Ticket_promedio)

# Transformación log: corrige el sesgo extremo de los clientes mayoristas (outliers)
df3_log = df3
df3_log$Frecuencia = log1p(df3_log$Frecuencia)
df3_log$Ticket_promedio = log1p(df3_log$Ticket_promedio)

plot(df3_log$Frecuencia, df3_log$Ticket_promedio)

## Escalar datos

df3_escalados = scale(df3_log)
summary(df3_escalados)
##    Frecuencia      Ticket_promedio   
##  Min.   :-0.9578   Min.   :-5.60522  
##  1st Qu.:-0.9578   1st Qu.:-0.61486  
##  Median :-0.3622   Median : 0.04819  
##  Mean   : 0.0000   Mean   : 0.00000  
##  3rd Qu.: 0.6561   3rd Qu.: 0.55869  
##  Max.   : 5.8791   Max.   : 7.69169

Asignar número de grupos

grupos3 = 4

Agrupar los puntos

set.seed(123)
clusters3 = kmeans(df3_escalados,grupos3)
clusters3
## K-means clustering with 4 clusters of sizes 1682, 1011, 479, 1124
## 
## Cluster means:
##   Frecuencia Ticket_promedio
## 1 -0.4538713       0.1733910
## 2  1.4393161       0.2144042
## 3 -0.2890629       1.6281407
## 4 -0.4922383      -1.1461617
## 
## Clustering vector:
## 12346 12347 12349 12350 12352 12353 12354 12355 12356 12357 12358 12360 12361 
##     3     2     3     1     2     4     3     1     3     3     3     3     4 
## 12362 12363 12364 12370 12371 12373 12374 12377 12378 12379 12380 12381 12383 
##     2     1     1     1     3     1     3     3     3     1     3     2     2 
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## 17601 17602 17603 17604 17608 17609 17611 17612 17613 17614 17615 17616 17618 
##     4     3     1     4     4     2     2     2     2     1     4     4     1 
## 17619 17620 17621 17623 17624 17625 17628 17629 17630 17631 17633 17634 17636 
##     1     4     1     1     1     1     4     2     1     4     1     2     1 
## 17637 17639 17640 17642 17643 17644 17646 17647 17648 17649 17650 17651 17652 
##     1     4     3     1     4     2     1     4     1     3     4     2     2 
## 17653 17654 17655 17656 17658 17659 17660 17663 17664 17666 17667 17668 17669 
##     1     4     2     2     1     2     4     2     1     1     2     4     2 
## 17670 17671 17672 17673 17674 17675 17676 17677 17678 17679 17680 17682 17684 
##     1     1     3     2     1     2     2     2     1     3     4     2     1 
## 17685 17686 17690 17691 17692 17693 17694 17695 17696 17697 17698 17700 17701 
##     2     2     2     4     4     1     1     1     2     1     4     3     1 
## 17702 17703 17704 17705 17706 17707 17708 17709 17711 17712 17714 17715 17716 
##     1     1     1     2     2     4     4     4     4     1     4     1     2 
## 17718 17719 17720 17722 17723 17724 17725 17727 17728 17730 17731 17732 17733 
##     4     2     1     3     2     1     2     3     3     2     1     1     1 
## 17734 17735 17736 17737 17738 17739 17742 17744 17746 17747 17749 17750 17752 
##     1     2     4     4     1     2     4     2     4     4     1     2     4 
## 17754 17757 17758 17759 17760 17761 17763 17764 17765 17767 17768 17769 17770 
##     2     2     2     1     4     3     4     1     4     1     3     2     2 
## 17771 17772 17774 17775 17777 17779 17781 17783 17785 17786 17787 17788 17789 
##     4     4     1     4     1     1     4     4     4     4     1     3     1 
## 17790 17791 17793 17795 17796 17797 17799 17800 17802 17805 17806 17809 17811 
##     2     4     1     4     4     1     2     2     1     1     1     2     2 
## 17812 17813 17816 17817 17819 17824 17827 17828 17829 17830 17831 17832 17835 
##     4     2     4     4     2     1     2     1     3     4     4     4     4 
## 17836 17837 17838 17839 17841 17843 17846 17848 17849 17850 17852 17854 17855 
##     4     2     2     1     2     1     3     2     4     2     4     4     1 
## 17856 17857 17858 17859 17860 17861 17862 17863 17864 17865 17866 17867 17869 
##     1     2     2     4     1     2     1     2     1     2     1     2     4 
## 17870 17871 17873 17874 17877 17878 17879 17880 17881 17883 17884 17885 17886 
##     2     4     2     4     1     1     4     1     4     4     4     4     1 
## 17887 17888 17889 17890 17891 17892 17893 17894 17895 17896 17897 17898 17899 
##     4     2     4     1     1     4     4     2     4     1     4     4     4 
## 17900 17901 17904 17905 17906 17908 17911 17912 17913 17914 17917 17919 17920 
##     4     4     4     1     4     1     1     4     1     1     4     3     2 
## 17921 17923 17924 17925 17926 17928 17929 17930 17931 17932 17934 17935 17936 
##     1     1     2     1     1     4     1     2     1     1     1     4     1 
## 17937 17939 17940 17941 17942 17946 17947 17948 17949 17950 17951 17954 17955 
##     2     4     2     1     4     4     4     1     2     4     1     2     4 
## 17956 17957 17958 17960 17961 17962 17964 17965 17966 17967 17968 17969 17970 
##     4     4     1     4     2     4     1     2     2     4     1     4     3 
## 17972 17973 17974 17975 17976 17977 17978 17979 17980 17984 17985 17986 17987 
##     4     1     1     2     1     1     1     4     1     4     3     4     1 
## 17988 17990 17991 17994 17995 17997 17999 18001 18004 18005 18006 18008 18009 
##     4     1     4     4     4     2     4     1     4     4     1     2     1 
## 18010 18011 18013 18014 18015 18016 18017 18018 18019 18022 18024 18027 18030 
##     4     4     4     4     4     2     4     4     4     3     4     4     4 
## 18032 18033 18034 18035 18036 18037 18040 18041 18042 18043 18044 18045 18048 
##     4     4     1     1     4     4     4     2     4     4     2     4     4 
## 18050 18053 18055 18056 18058 18059 18061 18062 18064 18065 18066 18067 18068 
##     4     1     2     1     4     4     2     1     1     2     1     1     4 
## 18069 18071 18072 18073 18074 18075 18077 18078 18079 18080 18081 18082 18084 
##     2     1     1     2     1     2     2     4     3     3     4     3     4 
## 18085 18086 18087 18088 18092 18093 18094 18095 18096 18097 18099 18101 18102 
##     1     4     3     4     2     3     2     1     1     2     4     4     2 
## 18104 18105 18106 18108 18109 18110 18112 18113 18114 18116 18117 18118 18119 
##     3     4     1     1     2     1     4     4     1     2     1     2     4 
## 18120 18121 18122 18123 18125 18126 18127 18129 18130 18133 18135 18136 18138 
##     4     1     2     1     1     1     4     4     1     3     4     1     4 
## 18139 18142 18143 18144 18145 18146 18147 18149 18150 18151 18154 18155 18156 
##     3     1     1     2     3     4     4     1     4     1     1     4     1 
## 18158 18159 18160 18161 18164 18165 18167 18168 18169 18170 18171 18172 18173 
##     1     1     1     2     1     1     1     2     1     1     2     2     3 
## 18174 18176 18177 18178 18179 18180 18181 18183 18184 18185 18188 18189 18190 
##     4     1     2     1     2     2     1     1     4     1     3     1     4 
## 18191 18192 18193 18194 18196 18198 18200 18202 18203 18204 18205 18209 18210 
##     1     3     1     3     1     2     4     1     4     3     1     4     2 
## 18211 18212 18213 18215 18216 18217 18218 18219 18220 18221 18222 18223 18224 
##     4     1     1     1     1     1     1     2     1     2     1     2     4 
## 18225 18226 18227 18228 18229 18230 18231 18232 18233 18235 18236 18237 18239 
##     2     2     4     1     2     2     2     4     1     3     2     2     2 
## 18240 18241 18242 18245 18246 18248 18249 18250 18251 18252 18255 18257 18259 
##     1     2     3     2     1     1     4     1     3     1     4     2     3 
## 18260 18261 18262 18263 18265 18268 18269 18270 18272 18273 18274 18276 18277 
##     2     4     4     1     1     4     4     4     2     4     4     1     4 
## 18278 18280 18281 18282 18283 18287 
##     4     4     4     4     2     3 
## 
## Within cluster sum of squares by cluster:
## [1]  657.8735 1082.8025  501.5911  751.0758
##  (between_SS / total_SS =  65.2 %)
## 
## Available components:
## 
## [1] "cluster"      "centers"      "totss"        "withinss"     "tot.withinss"
## [6] "betweenss"    "size"         "iter"         "ifault"

Optimizar número de grupos

set.seed(123)
optimizacion3 = clusGap(df3_escalados, FUN=kmeans, nstart=1, K.max=10)
## Warning: did not converge in 10 iterations
## Warning: did not converge in 10 iterations
## Warning: did not converge in 10 iterations
plot(optimizacion3, xlab="Número de clusters K", main="Optimización de Clusters")

# Se selecciona como óptimo el primer punto más alto.
# si es diferente hay que regresar al original y ajustar.

Gráficar los grupos

fviz_cluster(clusters3,data=df3_escalados,geom="point")

## Agregar grupos a la base de datos

df3_clusters = cbind(df3, cluster = clusters3$cluster)
head(df3_clusters)
##       Frecuencia Ticket_promedio cluster
## 12346          1      77183.6000       3
## 12347          7        615.7143       2
## 12349          1       1757.5500       3
## 12350          1        334.4000       1
## 12352          8        313.2550       2
## 12353          1         89.0000       4
df3_clusters %>% group_by(cluster) %>% summarise(Frecuencia_media=mean(Frecuencia), Ticket_promedio_medio=mean(Ticket_promedio))
## # A tibble: 4 × 3
##   cluster Frecuencia_media Ticket_promedio_medio
##     <int>            <dbl>                 <dbl>
## 1       1             1.99                  333.
## 2       2            11.3                   386.
## 3       3             2.55                 1437.
## 4       4             1.94                  130.
# Revisar el orden real de los clusters con la tabla anterior y ajustar los nombres si no coincide.
df3_clusters = df3_clusters %>%
  mutate(cluster = case_when(
    cluster == 1 ~ "Clientes VIP",
    cluster == 2 ~ "Clientes Frecuentes",
    cluster == 3 ~ "Clientes Ocasionales",
    cluster == 4 ~ "Clientes Nuevos/Bajos",
  ))
head(df3_clusters)
##       Frecuencia Ticket_promedio               cluster
## 12346          1      77183.6000  Clientes Ocasionales
## 12347          7        615.7143   Clientes Frecuentes
## 12349          1       1757.5500  Clientes Ocasionales
## 12350          1        334.4000          Clientes VIP
## 12352          8        313.2550   Clientes Frecuentes
## 12353          1         89.0000 Clientes Nuevos/Bajos

Recomendaciones de negocio

  • Clientes VIP (alta frecuencia, ticket promedio alto): programa de fidelización con beneficios exclusivos, atención prioritaria y acceso anticipado a productos nuevos para mantener su alto valor.
  • Clientes Frecuentes (alta frecuencia, ticket promedio bajo/medio): estrategias de cross-selling y bundles para elevar el ticket promedio, aprovechando que ya compran seguido.
  • Clientes Ocasionales (baja frecuencia, ticket promedio alto): campañas de reactivación (email marketing, recordatorios) para aumentar la frecuencia de visita, ya que cuando compran gastan bien.
  • Clientes Nuevos/Bajos (baja frecuencia, ticket promedio bajo): incentivos de bienvenida y descuentos en la segunda compra para impulsarlos hacia otro segmento. ## Conclusiones La técnica de clustering permite identificar patrones o grupos naturales en los datos sin necesidad de etiquetas previas. En este caso fue utilizado para segmentar a los clientes de una empresa minorista en línea según su frecuencia de compra y su ticket promedio, lo que permite diseñar estrategias comerciales diferenciadas para cada tipo de cliente.
---
title: "Clusters - Puntos, USArrests y Clientes"
author: "María Fernanda San Román Orozco - A01424691"
date: "25/08/2026"
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![](https://preview.redd.it/blursed-handcuffs-v0-ukbqwohfjvz91.jpg?width=640&crop=smart&auto=webp&s=d7bdc26f27c54c1aba16d200bf9fe48d0c889b6e)

# <span style="color:grey">Teoría </span>
**Agrupamiento** o **Clustering** es una técnica de aprendizaje automático no supervisado que agrupa datos en función de su similitud.

Algunos usos típicos de esta técnica son:
* Segmentación de clientes
* Detección de anormalidades
* Categorización de documentos

# <span style="color:grey">Instalar paquetes y llamar librerías </span>
```{r message=FALSE, warning=FALSE}
#install.packages("cluster")
library("cluster")
#install.packages("ggplot2")
library("ggplot2")
#install.packages("data.table")
library("data.table")
#install.packages("factoextra")
library("factoextra")
#install.packages("datasets")
library("datasets")
library("tidyverse")
```

# <span style="color:grey">Ejercicio 1. Puntos </span>

## <span style="color:grey">Contexto </span>
Agrupa los siguientes 8 puntos.

## <span style="color:grey">Base de datos </span>
```{r}
df1 = data.frame(x=c(2,2,8,5,7,6,1,4), y=c(10,5,4,8,5,4,2,9))
```

## <span style="color:grey">Entender los datos </span>
```{r}
summary(df1)
str(df1)
plot(df1$x,df1$y)
```

## <span style="color:grey">Escalar datos </span>
```{r}
# datos_escalados = scale(datos_originales)
```

## <span style="color:grey">Asignar número de grupos </span>
```{r}
grupos1 = 3
```

## <span style="color:grey">Agrupar los puntos </span>
```{r}
set.seed(123)
clusters1 = kmeans(df1,grupos1)
clusters1
```

## <span style="color:grey">Optimizar número de grupos </span>
```{r}
set.seed(123)
optimizacion1 = clusGap(df1, FUN=kmeans, nstart=1, K.max=7)
# el k.max normalmente lo ponemos en 10 en este ejercicio al ser 8 datos se dejo en 7.
plot(optimizacion1, xlab="Número de clusters K", main="Optimización de Clusters")
# Se selecciona como óptimo el primer punto más alto.
# si es diferente hay que regresar al original y ajustar.
```
## <span style="color:grey">Gráficar los grupos </span>
```{r}
fviz_cluster(clusters1,data=df1)
```
## <span style="color:grey">Agregar grupos a la base de datos </span>
```{r}
df1_clusters = cbind(df1, cluster = clusters1$cluster)
head(df1_clusters)
```
## <span style="color:grey">Conclusiones</span>
La técnica de *clustering* permite identificar patrones o grupos naturales en los datos sin necesidad de etiquetas previas. Es una técnica de ML no supervisado.

# <span style="color:grey">Ejercicio 2. USArrests </span>

## <span style="color:grey">Contexto </span>
La base de datos *USArrests* contiene estadíticas en arrestos por cada 100,00 residentes por agresión, asesinato y violación en cada uno de los 50 estados de EE.UU. en 1973 

## <span style="color:grey">Base de datos </span>
```{r}
df2 = USArrests
df2 = df2 %>% select(-UrbanPop)
```

## <span style="color:grey">Entender los datos </span>
```{r}
summary(df2)
str(df2)
```

## <span style="color:grey">Escalar datos </span>
```{r}
df2_escalados = scale(df2)
summary(df2_escalados)
```

## <span style="color:grey">Asignar número de grupos </span>
```{r}
grupos2 = 5
```

## <span style="color:grey">Agrupar los puntos </span>
```{r}
set.seed(123)
clusters2 = kmeans(df2_escalados,grupos2)
clusters2
```

## <span style="color:grey">Optimizar número de grupos </span>
```{r}
set.seed(123)
optimizacion2 = clusGap(df2_escalados, FUN=kmeans, nstart=1, K.max=10)
plot(optimizacion2, xlab="Número de clusters K", main="Optimización de Clusters")
# Se selecciona como óptimo el primer punto más alto.
# si es diferente hay que regresar al original y ajustar.
```
## <span style="color:grey">Gráficar los grupos </span>
```{r}
fviz_cluster(clusters2,data=df2_escalados)
```
## <span style="color:grey">Agregar grupos a la base de datos </span>
```{r}
df2_clusters = cbind(df2, cluster = clusters2$cluster)
head(df2_clusters)

df2_clusters %>% group_by(cluster) %>% summarise_all(mean) %>% mutate(indicador_inseguridad=Murder+Assault+Rape)

df2_clusters = df2_clusters %>%
  mutate(cluster = case_when(
    cluster == 1 ~ "Inseguridad Muy Alta",
    cluster == 2 ~ "Inseguridad Alta",
    cluster == 3 ~ "Inseguridad Media",
    cluster == 4 ~ "Inseguridad Baja",
    cluster == 5 ~ "Inseguridad Muy Baja",
  ))
head(df2_clusters)
```

## <span style="color:grey">Conclusiones</span>
La técnica de *clustering* permite identificar patrones o grupos naturales en los datos sin necesidad de etiquetas previas. En este caso fue utilizado para agrupar estados en EE.UU. en cuestión de inseguridad, siendo el cluster 1 el que tiene más indices de inseguridad.


# <span style="color:grey">Ejercicio 3. Segmentación de Clientes </span>
hay que segmentarlos por frecuencia de compra/numero de visitas, y ticket promedio. y recomendaciones de negocio para los 4 tipos de clientes esto es teoria.cantidad por precio y totalizar por tickect sacar cuantas veces van

## <span style="color:grey">Contexto </span>
La base de datos **ventas** tiene los registros entre el 1 de Diciembre de 2020 y el 9 de Diciembre de 2011 de las ventas de una empresa minorista en línea sin tienda física, basada en Reino Unido. La empresa vende principalmente regalos únicos para toda ocasión y muchos de sus clientes son mayoristas.
Objetivo: segmentar clientes, asignarles nombre y caracteristicas de comportamiento y proponer sugerencias a la empresa para aumentar ventas.

# <span style="color:grey">Ejercicio 3. Segmentación de Clientes </span>
## <span style="color:grey">Contexto </span>
La base de datos **ventas** tiene los registros entre el 1 de Diciembre de 2020 y el 9 de Diciembre de 2011 de las ventas de una empresa minorista en línea sin tienda física, basada en Reino Unido. La empresa vende principalmente regalos únicos para toda ocasión y muchos de sus clientes son mayoristas.
Objetivo: segmentar clientes, asignarles nombre y caracteristicas de comportamiento y proponer sugerencias a la empresa para aumentar ventas.
## <span style="color:grey">Base de datos </span>
```{r}
ventas = read.csv(file.choose(), fileEncoding = "UTF-8-BOM")
```
## <span style="color:grey">Entender los datos </span>
```{r}
summary(ventas)
str(ventas)
```
## <span style="color:grey">Limpiar y preparar variables </span>
```{r}
# Quitar registros sin cliente identificado (Cliente = NA)
ventas = ventas %>% filter(!is.na(Cliente))

# Quitar devoluciones/cancelaciones (Cantidad o Precio negativos)
ventas = ventas %>% filter(Cantidad > 0, Precio > 0)

# Total de cada línea de producto (cantidad x precio)
ventas = ventas %>% mutate(Total = Cantidad * Precio)

# Total por ticket (cada ticket = una visita/compra)
tickets = ventas %>%
  group_by(Cliente, Ticket) %>%
  summarise(Total_ticket = sum(Total), .groups = "drop")

# Frecuencia (número de visitas) y ticket promedio por cliente
df3 = tickets %>%
  group_by(Cliente) %>%
  summarise(
    Frecuencia = n(),
    Ticket_promedio = mean(Total_ticket)
  )

df3 = as.data.frame(df3)
rownames(df3) = df3$Cliente
df3 = df3 %>% select(-Cliente)

summary(df3)
str(df3)
plot(df3$Frecuencia, df3$Ticket_promedio)

# Transformación log: corrige el sesgo extremo de los clientes mayoristas (outliers)
df3_log = df3
df3_log$Frecuencia = log1p(df3_log$Frecuencia)
df3_log$Ticket_promedio = log1p(df3_log$Ticket_promedio)

plot(df3_log$Frecuencia, df3_log$Ticket_promedio)
```
## <span style="color:grey">Escalar datos </span>
```{r}
df3_escalados = scale(df3_log)
summary(df3_escalados)
```
## <span style="color:grey">Asignar número de grupos </span>
```{r}
grupos3 = 4
```
## <span style="color:grey">Agrupar los puntos </span>
```{r}
set.seed(123)
clusters3 = kmeans(df3_escalados,grupos3)
clusters3
```
## <span style="color:grey">Optimizar número de grupos </span>
```{r}
set.seed(123)
optimizacion3 = clusGap(df3_escalados, FUN=kmeans, nstart=1, K.max=10)
plot(optimizacion3, xlab="Número de clusters K", main="Optimización de Clusters")
# Se selecciona como óptimo el primer punto más alto.
# si es diferente hay que regresar al original y ajustar.
```
## <span style="color:grey">Gráficar los grupos </span>
```{r}
fviz_cluster(clusters3,data=df3_escalados,geom="point")
```
## <span style="color:grey">Agregar grupos a la base de datos </span>
```{r}
df3_clusters = cbind(df3, cluster = clusters3$cluster)
head(df3_clusters)
df3_clusters %>% group_by(cluster) %>% summarise(Frecuencia_media=mean(Frecuencia), Ticket_promedio_medio=mean(Ticket_promedio))
# Revisar el orden real de los clusters con la tabla anterior y ajustar los nombres si no coincide.
df3_clusters = df3_clusters %>%
  mutate(cluster = case_when(
    cluster == 1 ~ "Clientes VIP",
    cluster == 2 ~ "Clientes Frecuentes",
    cluster == 3 ~ "Clientes Ocasionales",
    cluster == 4 ~ "Clientes Nuevos/Bajos",
  ))
head(df3_clusters)
```
## <span style="color:grey">Recomendaciones de negocio </span>
- **Clientes VIP** (alta frecuencia, ticket promedio alto): programa de fidelización con beneficios exclusivos, atención prioritaria y acceso anticipado a productos nuevos para mantener su alto valor.
- **Clientes Frecuentes** (alta frecuencia, ticket promedio bajo/medio): estrategias de cross-selling y bundles para elevar el ticket promedio, aprovechando que ya compran seguido.
- **Clientes Ocasionales** (baja frecuencia, ticket promedio alto): campañas de reactivación (email marketing, recordatorios) para aumentar la frecuencia de visita, ya que cuando compran gastan bien.
- **Clientes Nuevos/Bajos** (baja frecuencia, ticket promedio bajo): incentivos de bienvenida y descuentos en la segunda compra para impulsarlos hacia otro segmento.
## <span style="color:grey">Conclusiones</span>
La técnica de *clustering* permite identificar patrones o grupos naturales en los datos sin necesidad de etiquetas previas. En este caso fue utilizado para segmentar a los clientes de una empresa minorista en línea según su frecuencia de compra y su ticket promedio, lo que permite diseñar estrategias comerciales diferenciadas para cada tipo de cliente.