足球运动是当今世界上开展最广、影响最大、最具魅力、拥有球迷数最多的体育项目之一，尤其是欧洲足球，每年赛事除了五大联赛（英超、西甲、德甲、法甲、意甲）之外，还会有欧冠（欧洲冠军联赛），精湛的球技，完美的战术，使不少球迷为之倾倒。据统计职业足球最早出现于 1885 年的英格兰，距今已有 134 年，沉淀了海量的赛事数据（比分、赔率、盘口、大小球、角球），随着科学技术的进步，很难想象，足球会与大数据（big data）挂上勾。这几年是大数据的热潮，随着“互联网+”的诞生，互联网大数据被应用到各个行业上，运用大数据技术分析预测足球篮球赛事也不例外。
足球在《运动训练学》项群训练理论中属于技能主导类同场对抗性运动项目，其评定方法属于命中类项目，进球的结果直接影响了球队的成绩，而欧洲五大联赛就是行业的顶尖，代表了足球最顶尖的技战术水平，也吸引着各国顶级球员的加入。这些高水平比赛的结果也需要一些 分析才能更好的表现比赛的情况，因此数据成为了足球比赛的关键。
这几年大数据（big data）的兴起也促使了数据分析的兴起，据统计中国知网相关数据分析类论文有6.67万之多，可见数据分析已经运用在各行各业，而足球赛事拥有大量的数据，大到排名、积分、胜负，小至比分、进球、拦截，这些数据需要经过分析，然后进行比分预测，从而给到教练员或者竞彩球迷一些指导性的数据参考，所以足球比分预测系统的实现有着重要的意义 ，在足球领域中比分就代表了实力，系统实现可以影响到教练的选人与战术的布置，球迷则可以通过预测自己的主队，了解主队是否会取得胜利，对于足球竞彩更加有指导性的意义，预测准确率高就代表回报率也会很高。
基于Python的足球比分预测系统的设计与实现方案如下：启动系统，足球数据采集，网页抓取以及数据清洗，然后进行数据整理，分析结果，最后进行可视化，如图1为系统设计框图。
图1 基于Python的足球比分预测系统设计框图
基于Python的足球比分预测系统设计与实现的具体难点如下：
1. 相关网页的抓取与数据的清洗
2. 足球比分数据分析
3. 机器学习模型的建立
4. 比分预测的可视化
实现方案详解：
数据爬取方面，此项目选择的是BeautifulSoup进行数据爬取，数据解析是通过标签定位然后提取标签、标签属性中存储的数据值。
通过查找相关资料了解到BeautifulSoup数据解析的流程为：
1. 实例化一个 BeautifulSoup 对象，并且将页面源码数据加载到该对象中
2. 通过调用 BeautifulSoup 对象中相关的属性或者方法进行标签定位和数据提取经过其中函数的使用便可进一步分析网页，拿到所需数据，然后进行数据的保存。
数据的处理与分析方面，此项目使用Pandas进行数据的分析与处理，先是导入数据，Pandas提供自我生成数据和外部加载数据两种方式，对于本项目显然是使用后者，Pandas 提供了一些用于将表格型数据读取为 DataFrame 对象的函数，其中pd.read_csv() 和 pd.read_excel() 可能是本项目使用最多的函数，然后进行的是数据的审阅，可以进行排序后实现基本的统计信息，然后进行数据的预处理
数据的清洗方面，具体步骤为数据的整理，缺失值的处理，重复值的处理，异常值的处理，多余行、列的处理，然后进行下一步数据变换，主要就是数据标准化处理，为后续分析提供简便好分析的数据，Pandas还可以进行简单的数据分析，类似描述性的分析和简单的相关性分析，再加上Pandas可以进行简易的数据可视化，方便检索项目数据处理的问题。
要实现数据分析需要建立机器学习模型，然后进行初始化、训练和评估模型。
数据可视化方面，此系统计划是使用Plotly进行可视化的处理，因为Plotly的涵盖的绘图库比较全面而且易操作，可以更直观的表达预测结果。
可行性分析：
技术的可行性：本方案用到的都是基于Python的工具库。成本的可行性：本方案的成本方面，是纯软件的开发。所以技术与成本方面没有问题。
选题特色：
本项目的特色是可以让足球从业者或者相关球迷，乃至足球竞彩迷有个可靠的参考，主要功能是以数据可视化的方法显示比赛的预测比分以及相关竞彩指数，本系统既包含了电子信息工程专业所学的Python爬虫知识，还扩展了很多相关知识，从机器学习到数据可视化等知识。将本专业所学的知识结合到了一起，实现了一个简单易使用的基于Python的足球比分预测系统。在国也是具有很大的意义以及开创性的，从长远的方向看对于中国足球发展也具有推动意义。
预期成果：
1. 本系统设计的详细设计方案书一份
2. 自主设计Python系统程序一套。
3. 基于本项目的论文一篇。
4. 由系统爬取的相关数据一份。
系统具体能实现既定功能，包括数据爬取、数据处理、数据分析、机器学习模型建立、数据可视化等。
上一篇： 基于Python的量化投资分析系统
下一篇：基于Python的教务管理系统