薪酬与工作满意度大调查：数据科学家还是 21 世纪最性感的职业吗？

本文最初发布于 Medium 网站，经原作者授权由 InfoQ 中文站翻译并分享。

我们身处一个数据无处不在的时代。过去几年来，劳动力市场上与数据相关的岗位一直是热门。数据科学家、数据分析师和数据工程师是与数据相关的三大职业类别。如果你有兴趣进入这个领域，或者已经身在其中，那么你应该了解一下数据领域的行业就业现状。当你踏上数据行业的职业生涯，相关岗位工作要求、薪水和满意度等信息可以帮助你做足准备。

在这篇文章中，我会以 StackOverflow 年度开发人员调查为基础来探索一些有趣的问题。文章包含一些数据分析和建模内容，分为三大部分：

第 1 部分：工资

• 数据行业中哪些岗位的薪水最高？

• 不同国家之间的工资对比；

• 工资水平与工作年限的对应关系；

• 不同性别之间的工资差异；

• 工资 vs 工作满意度。

第 2 部分：数据行业的就业市场变化，对比 2020 年和 2019 年的数据

• 数据行业岗位数量的变化；

• 工资变化；

• 工作满意度的变化。

第 3 部分：工作满意度

• 使用 XGBoost 的多类分类来预测工作满意度；

• 通过建模获得的洞察。

本文所用数据的说明：

在呈现分析结果之前，有必要解释一些重要的数据处理步骤。读者可以先跳过本节，在后文遇到疑问时再回来细读。

这份调查的问题主要针对具有一般开发人员背景的受访者，包括软件开发和数据分析领域。2020 年的调查数据包含 64,461 份回复。我利用了“DevType”问题并对数据进行了预处理，因此只会分析身处数据相关岗位的受访者。问卷中的问题如下。

以下哪一项符合你的情况？请选择所有适用的选项。

• 学术研究员

• 数据或业务分析师（DA）

• 数据科学家或机器学习专家（DS）

• 数据库管理员

• 设计师

• 开发人员，后端

• 开发人员，桌面或企业应用程序

• 开发人员，嵌入式应用程序或设备

• 开发人员，前端

• 开发人员，全栈

• 开发人员，游戏或图形开发人员，移动设备

• 开发人员、QA 或测试人员

• DevOps 专家

• 教育家

• 工程师，数据（DE）

• 工程师，现场可靠性工程经理

• 市场营销或销售专业产品经理

• 科学家

• 高级管理（CSuite、VP 等）学生

• 系统管理员

• 其他

请注意，受访者可以选择多个 DevType，甚至可以选择多个数据岗位（即 DA、DS、DE）。我只保留了与数据岗位关联的数据条目，并按不同类型的岗位做了分类。因此，两个新创建的实例可能来自具有多个数据岗位的同一个数据实例。

为了让分析结果更加一致可靠，我还过滤了“就业状态”，只保留当前有工作的受访者。经过这些数据准备工作，我们筛选出了 11,186 个数据岗位实例。2019 年调查数据也做了同样的数据准备，创建了 17,370 个实例，它们会与第 2 部分中的 2020 年数据进行比较。

第 1 部分：工资情况

我们先来看看这三种数据职业的分布情况。在这里我们可以看到它们的数字非常接近，DA 排名第一，然后是 DS、DE（图 1a）。就平均工资（美元）而言，我们可以看到 DS 和 DE 几乎相同，而 DA 的工资略低（图 1b）。

图 1（a）：2020 年调查中的数据职业分布。（b）：数据职业的薪水。

接着我们来看不同国家（受访者最多的前 9 个国家）的工资水平，我们可以在图 2 中看到一些有趣的细节：

• 美国的数据行业工作收入最高。美国的平均工资远高于其他国家，甚至高于西方其他发达国家（即德国、英国、加拿大）。

• 与 DA 相比，DS（和 DE）不一定是收入较高的工作。事实上，我们看到在加拿大和法国，DA 的薪水比 DS 高很多。**这可能会让你想起一句话：数据科学家是 21 世纪最性感的工作。它可能不像你想象的那么性感，至少从收入调查数据来看不那么理想。**然而，StackOverflow 调查数据并不一定准确反映了现实世界的总体情况。

图 2：不同国家数据行业工作的薪水。

与薪水相关的一个重要因素是工作年限。在调查数据中，我们用“专业编程年数”来评价工作经验，将受访者按“专业编程年数”分为四组。在图 3 中，从“0-3 年”到“6-13 年”，我们可以看到工资逐渐缓慢增加，而“13+年”组的工资有大幅上涨。

图 3：各个“专业编程年数”组中数据岗位的薪水。这样的分组是为了让各组中的样本数尽量相当。

另一个有趣且重要的观察角度是该领域的性别分布。开发人员的性别差异是一个受长期关注的问题。我们在这个行业中也看到了这个问题（图 4）。

图 4：数据行业工作中的性别分布。为了方便做图，所有非二元性别都被分到了“其他”组中。

在工资方面，我们可以看到男性和女性之间没有实质性差异（图 5a），但女性的工资波动范围更大（高方差，图 5b）。

图 5：按性别划分的数据行业工作薪资。（a）条形图。（b）小提琴图。

最后，让我们看看工作满意度与薪水之间的关系。正如你所料，工作满意度并不总是与薪水呈正相关，这也是图 6a 中的数据显示的结果。这也可能表明，有一群数据工程师对自己的工作非常不满意，但他们的薪水却很高（见图 6b 最右侧的绿色高条）。当然，还有许多因素会影响我们在现实世界中的工作满意度。在第 3 部分中，我将应用机器学习建模来预测工作满意度并寻找更多见解。

图 6：薪水 vs.工作满意度。

第 2 部分：数据行业工作的变化，对比 2020 年和 2019 年的数据

在这一部分中，我们来看看数据领域的一些趋势。由于我们的分析基于 StackOverflow 的调查数据，而他们 2018 年的调查形式与 2019 年和 2020 年有较大差异，因此我们只使用 2019 年、2020 年的数据来做对比。

我们首先注意到，2020 年从原始数据中筛选出的有效调查回复总数为 53,159，也就是说 15.69%的受访者从事与数据相关的工作。相比之下，2019 年的调查数据有 77,420 份有效调查回复，16.71%的回复者从事数据相关工作。

图 7：数据岗位和分布的数量，2019 年对比 2020 年。请注意，由于我们创建数据实例的方式，这里的总数大于调查回复的数量。

首先，数据显示这三个岗位之间的分布几乎没有变化（图 7）。2019 年的统计数字更大，因为 2019 年的调查有更多的回复，这并不一定意味着 2020 年与数据相关的工作数量有所减少。

图 8：2019 年和 2020 年之间的工资比较。

谈到薪水的变化，也许这是我遇到的最令人惊讶的结果。我们可以看到所有三个数据岗位的薪水都减少了，总体平均减少了约 16,000 美元（图 8）。

图 9：2019 年和 2020 年的工资对比，仅美国数据。

为了进一步验证这一变化，我只使用美国的数据做了图，并且观察到了类似的工资下降情况（图 9）。这次我们看到 DS 的薪水只是略有下降，而 DA 和 DE 的下降幅度更大。如果能使用其他数据源来交叉验证这种下降趋势是否属实，会很有趣的。如果事实的确如此，那么原因是什么？这又会产生什么影响？附带说明一下，我首先认为工资的这种下降趋势可能是由于 Covid-19 以及市场低迷造成的。但 2020 年的调查数据实际上是在 2020 年 2 月收集的，那时疫情尚未产生影响。

最后，我们来看看工作满意度，这是帮助深入了解就业市场的另一个重要因素。问卷中关于工作满意度的问题如下：

你对目前的工作满意吗？（如果你从事多项工作，请回答你花费最多时间的工作。）

• 非常不满意 Very dissatisfied（-2）

• 有点不满意 Slightly dissatisfied（-1）

• 一般水平 Neither satisfied nor dissatisfied（0）

• 略满意 Slightly satisfied（1）

• 非常满意 Very satisfied（2）

我将不同等级的满意度转换为范围从-2 到 2 的值。平均分数如图 10 所示。我们可以观察到，在 2019 年和 2020 年，DS 的满意度得分最高，其次是 DE 和 DA。此外，从 2019 年到 2020 年，所有三个数据岗位的满意度都有所下降，这与工资的变化趋势是一致的。

图 10：2019 年和 2020 年工作满意度对比。

第 3 部分：工作满意度预测

在本文的最后一部分，我想构建机器学习模型来预测工作满意度。正如我们之前看到的，工作满意度问题有五个答案选项。因此这里的预测将是一个多分类问题。

为避免不同年份的数据分布不一致，这里仅使用 2020 年调查数据进行建模。另外，请注意数据是不平衡的。“非常满意”和“比较满意”占总数据的 60%以上，“非常不满意”不到 10%。

一些重要的数据处理步骤包括：1）数据清洗；2）缺失数据插补；3）分类数据编码；4）特征选择/工程。这里我会跳过这些技术细节，你可以参考GitHub存储库中的笔记本和代码以了解更多细节。对于建模，我使用 XGBoost 算法和 oneVsRest 方法来解决这个多分类问题。

3.1：探索性数据分析（EDA）

在展示建模结果之前，我将展示一些 EDA 作为数据科学项目的例程，让你快速了解工作满意度。如第 1 部分所示，工资和工作满意度不一定相互关联（图 6）。那么其他可能影响工作满意度的重要因素都有哪些呢？

如图 11 所示，公司规模和工作满意度之间肯定存在某种模式，但我们很难得出一般性结论。合理的猜测是，在小公司中，“非常满意”的比例往往高于“比较满意”。

图 11：不同规模公司的工作满意度分布。

加班是另一个与一般意义上的工作满意度相关的因素。然而这种关联就算存在也是模糊的（图 12）。的确，在从不加班的组中，“非常满意”的比例并非最大。

图 12：不同加班时间组之间的工作满意度分布。

最后让我们检查一下不同国家的工作满意度分布。一个观察结果很显眼：在印度和巴西等发展中国家，“非常满意”的比例相对较低。尽管如此，我们不能就此断定这是数据领域独有的特殊现象。相反，无论哪个领域，发展中国家“非常满意”的比例都可能较低。

图 13：不同国家的工作满意度分布。请注意，为简单起见，我们没有在建模步骤中使用国家（Country）作为特征。国家是一个高基数特征，应该使用更高级的编码技术，而不是简单的单热编码（one-hot-encoding）。

3.2：使用 XGBoost 处理多分类问题

这里我们来关注模型性能，所以检查混淆矩阵。我们的模型有两个观察结果：

• 模型存在过拟合问题，尽管在建模步骤中已经应用了多种技术来解决过拟合问题；

• 该模型可以在合理的水平上正确预测次要类别，尽管将实例预测为“非常满意”和“略满意”会出很多错误。

• 该模型被“非常满意”和“略满意”混淆（图 14，右）。

图 14：混淆矩阵的模型性能。左：训练数据的混淆矩阵。右：测试数据的混淆矩阵。

当然，模型还有改进的余地，但与使用朴素贝叶斯的基线模型（这里没展示）相比，模型性能相当不错。此外，数据集本身可能也存在挑战，因此无论如何都难以学习一般模式（即过拟合问题）。

3.3：模型可解释性和见解

为了理解模型并获得更多见解，我们来检查在树构建过程中计算的顶级特征（图 15）。

使用单热编码给解释带来了一些不便，因为原来的特征现在被分解成多个二值特征。两个最重要的特征是关于“NEWOnboardGood”的：“NEWOnboardGood_1”表示对“你认为贵公司的入职流程是否良好”的回答为“是”，“NEWOnboardGood_2”表示“否”。很明显，良好的入职流程通常与高工作满意度相关。

我们还看到“UndergradeMajor”是“NEWOnboardGood”之后的另一个重要特征。事实上，模型从数据中学到的是：

• 如果受访者是自然科学（如生物、化学、物理等）本科专业，则更有可能表示“非常满意”；

• 对于拥有另一工程学科（如土木、电气、机械等）本科专业的受访者来说结果类似

“Bash/Shell/PowerShell”特征很有趣，使用“Bash/Shell/PowerShell”作为其编程语言之一的受访者比不使用它们的受访者更有可能“非常满意”。至少这是模型从数据中学到的结果。

图 16：XGBoost 树构建过程中通过增益计算出的特征重要程度。

我们可以使用SHAP（一种非常通用的模型可解释性工具）来更好地理解模型行为。我们鼓励你在笔记本中探索更多见解。在这里，我将向你展示基于 SHAP 值的顶级特征，并展示两个关于 Salary（薪资）和 Company Size（公司规模）的依赖图示例。

首先，我们将看到 SHAP 值给出的顶级特征（图 17）与节点分裂期间根据信息增益计算的特征不同（图 16）。SHAP 值方法被认为能更一致地评估特征重要性（请参阅 SHAP 论文以供参考）。在这里，排名靠前的特征是“Salary”“NEWOnboardGood_1”“Age”“YeasCode”“OrgSize”，在我看来更符合常识。

图 17：来自 SHAP 值的主要特征，与图 16 中来自信息增益的特征对比。从 0 级到 4 级：“一般水平”“有点不满意”“略满意”“非常不满意”“非常满意”。

图 18：薪水的 SHAP 依赖图。

图 19.公司规模的 SHAP 依赖图。OrgSize 的映射是：{1: ‘Just me — I am a freelancer, sole proprietor, etc.’, 2: ‘2 to 9 employees’, 3: ’10 to 19 employees’, 4: ’20 to 99 employees’, 5: ‘100 to 499 employees’, 6: ‘500 to 999 employees’, 7: ‘1,000 to 4,999 employees’, 8: ‘5,000 to 9,999 employees’, 9: ‘10,000 or more employees’, -1: ‘Missing’}

图 18 中的 SHAP 依赖图告诉我们如何使用薪水来预测实例是否“非常满意”。我们可以看到，总体而言，更高的薪水意味着实例更有可能“非常满意”，正如增长趋势所表明的那样。

对于公司规模，较小的规模倾向于对“非常满意”的预测结果做出积极贡献（图 19）。

结论

在这篇文章中，我们使用 StackOverflow 调查数据进行了一些探索性分析，并对数据行业就业市场有了一些了解。

1. 我们分析了不同数据岗位的薪资分布，同时也考虑了其他因素，如国家、工作年限、性别。

2. 我们将 2019 年的调查数据与 2020 年的数据进行了比较。令人惊讶的是，数据相关工作的薪水和工作满意度都下降了。

3. 最后，我们构建了一个 XGBoost 多分类模型，通过检查特征重要性和依赖关系来预测工作满意度，并获得了对工作满意度的一些洞察。

这篇文章中的分析和建模更多是出于实践目的，而没有进一步调查就无法得出可靠的结论。最重要的是，StackOverflow 调查数据本身就可能存在偏差，不一定代表真实世界的群体情况。我希望你读完这篇文章能得到一些乐趣。要查看更多技术细节，请访问GitHub存储库。

原文链接：

https://towardsdatascience.com/salary-satisfaction-trend-of-data-jobs-f47bdf72afa3