pandas

分类与创建

Series

Series 是一种类似于以为 NumPy 数组的对象，它由一组数据（各种 NumPy 数据类型）和与之相关的一组数据标签（即索引）组成的。可以用 index 和 values 分别规定索引和值。如果不规定索引，会自动创建 0 到 N-1 索引。

Series 是 1 维的数据，拥有的索引，一般以竖行形式输出

创建

Series 可以方便的通过 list，array 还有 dict 来构建

pd.Series()

import numpy as np
import pandas as pd

mylist = list('abc')
myarr = np.arange(3)
mydict = dict(zip(mylist, myarr))

ser1 = pd.Series(mylist)  #使用列表创建
ser2 = pd.Series(myarr)   #使用数组创建
ser3 = pd.Series(mydict)  #使用字典创建

print(ser1,'\n')
print(ser2,'\n')
print(ser3,'\n')

输出

0    a
1    b
2    c
dtype: object 

0    0
1    1
2    2
dtype: int32 

a    0
b    1
c    2
dtype: int64 

在构建 Series 的时候，指定 index 来代替默认的 0~n 数字式索引

ser4 = pd.Series([100, 200, 150], index=['apple', 'banana', 'peach'])
print(ser4)

apple     100
banana    200
peach     150
dtype: int64

访问

下标方式访问

ser4['banana']

index 方式访问

ser4[1]

DataFrame

DataFrame 是一种表格型结构，含有一组有序的列，每一列可以是不同的数据类型。既有行索引，又有列索引

从具有索引标签的字典数据创建

data = {'animal': ['cat', 'cat', 'snake', 'dog', 'dog', 'cat', 'snake', 'cat', 'dog', 'dog'],
        'age': [2.5, 3, 0.5, np.nan, 5, 2, 4.5, np.nan, 7, 3],
        'visits': [1, 3, 2, 3, 2, 3, 1, 1, 2, 1],
        'priority': ['yes', 'yes', 'no', 'yes', 'no', 'no', 'no', 'yes', 'no', 'no']}
labels = ['a', 'b', 'c', 'd', 'e', 'f', 'g', 'h', 'i', 'j']

df = pd.DataFrame(data,index = labels)
df

输出

从 numpy 数组创建

df2 = pd.DataFrame(np.array([[1, 2, 3], [4, 5, 6], [7, 8, 9]]),
                    columns=['a', 'b', 'c'])
df2

输出

df = pd.DataFrame(np.arange(9).reshape(3, 3), index = [
    "Mon", "Tue", "Wed"], columns=['store1', 'store2', 'store3'])
df

输出

通过其他DataFrame来创建

df3 = df2[["a","b","c"]].copy()
df3

输出

从csv文件创建

df = pd.read_csv('path')
df = pd.read_csv('test.csv', encoding='gbk', sep=';') 	#分隔符为“；”，编码格式为gbk

用Series创建

s_1 = pd.Series(data['animal'])
s_2 = pd.Series(data['age'])
s_3 = pd.Series(data['visits'])
s_4 = pd.Series(data['priority'])

df = pd.DataFrame([s_1,s_2,s_3,s_4])
df

输出

这玩意可以看做是多个 Series 的组合。DataFrame 的不同列可以是不同的数据类型,如果以 Series 数组来创建 DataFrame，每个 Series 将成为一行，而不是一列

审视

访问

以下图为例

col，index 为列号和行号

colName，indexName 为具体值

`df[colName]`

根据列名，并以 Series 的形式返回列

若列名为默认的数字时，colName 可以被视为 col（其中就 col 可以表示为列表形式和切片形式）

df['a'] 			#取a列
df.a				#也可
df[['b','e','f']]   #取b,e,f列

输出

特殊情况下，df[colName] 可以接收行名称或者行数，但必须是切片

df[0:1]      # 第1行
df[0:3]      # 前3行
df['5':'5']  # 行名称为5的行
df['5':'7']  # 行名称为5的行至行名称为7的行

`df[colName][indexName]`

更精准的访问（几列几行）

若列名为默认的数字时，colName 可以被视为 col（其中就 col 可以表示为列表形式和切片形式）

df['c']['B']

输出

0.5

`df.iloc[index, col]`

其中 index，col 可以表示为列表形式和切片形式，当只传入一个参数时，该参数默认为 index

df.iloc[0:1] 			# 取第0行数据，较为规范
df.iloc[0]   			# 硬要这样俺也没办法
df.iloc[:,[2]]  		# 取第2列数据
df.iloc[0:3,2:6]  		# 取0到2行，2到5列数据
df.iloc[[0,3],[2,3,7]]  # 取0和3行，2、3、7列相交数据

输出

`df.loc[indexName,colName]`

df.iloc只能选取数据表里实际有的行和列，而df.loc可以选取没有的行和列，赋值后就可以添加新行或者列

df.loc[:,'c'] 						#选取c列
df.loc[['A','C'],['c','e','f']] 	#选取A,C列，c,e,f行相交数据
df.loc[df['c']=='snake'] 			#选取c列中内容为snake的行数据

输出

`df.ix[in,co]`

ix 是 loc 和 iloc 的混合，既能按索引标签提取，也能按位置进行数据提取

筛选

df.loc[df.index[[1,3]], ['d','f']]	#筛选出索引为1，3行的d，f列
df[df['d'] > 3]						#筛选d（列名）值大于3的行
df[df['d'].isnull()] 				#筛选d（列名）值为空的行

df['A'].isin(['cat'])				#筛选A列中含有cat的行
#输出
a     True
b     True
c    False
d    False
e    False
f     True
g    False
h     True
i    False
j    False
Name: A, dtype: bool

df.query()

以下表为例

df = pd.DataFrame({
    'A': range(1,6),
    'B': range(10, 0, -2),
    'C': 2
})

df.query('B == 2') # 查询B列中数值为2的行记录
df[df.A < df.B] # 查询A列数值小于B列的行记录
df.query('A < B')
df[df.B == df['C C']] # 查询B列数值和C C列相等的行记录

输出

   A  B  C
4  5  2  2

   A   B  C
0  1  10  2
1  2   8  2
2  3   6  2

   A  B  C
4  5  2  2

查看

查看行数、列数

df.shape

输出

(4, 10)

查看整体信息

使用 info 函数查看数据表的整体信息，包括数据维度、列名称、数据格式和所占空间等信息

df.info()

输出

<class 'pandas.core.frame.DataFrame'>
Index: 4 entries, A to D
Data columns (total 10 columns):
 #   Column  Non-Null Count  Dtype 
---  ------  --------------  ----- 
 0   a       4 non-null      object
 1   b       4 non-null      object
 2   c       4 non-null      object
 3   d       3 non-null      object
 4   e       4 non-null      object
 5   f       4 non-null      object
 6   g       4 non-null      object
 7   h       3 non-null      object
 8   i       4 non-null      object
 9   j       4 non-null      object
dtypes: object(10)
memory usage: 352.0+ bytes

查看数据格式

使用 dtypes 函数来返回数据格式

df.dtypes       #查看数据表各列格式
df['B'].dtype	#查看单列格式

输出

a    object
b    object
c    object
d    object
e    object
f    object
g    object
h    object
i    object
j    object
dtype: object
    
dtype('O')

查看缺失值

df.isnull()			# 检查数据空值
df['h'].isnull()	# 检查特定列空值
df.isnull().sum()  	# 查看各列的缺失值个数
df.isnull().any()   # 查看各列是否有缺失值

df.isnan() 			#判断nan值

输出

A    False
B     True
C    False
D    False
Name: h, dtype: bool

查看唯一值

df['a'].unique()	#查看a列中的唯一值

输出

array(['cat', 2.5, 1, 'yes'], dtype=object)

查看数据表数值

df.values

输出

array([['cat', 'cat', 'snake', 'dog', 'dog', 'cat', 'snake', 'cat',
        'dog', 'dog'],
       [2.5, 3.0, 0.5, nan, 5.0, 2.0, 4.5, nan, 7.0, 3.0],
       [1, 3, 2, 3, 2, 3, 1, 1, 2, 1],
       ['yes', 'yes', 'no', 'yes', 'no', 'no', 'no', 'yes', 'no', 'no']],
      dtype=object)

查看行、列名称

返回 Index 对象

df.columns	#查看列名称
df.index	#查看行名称

输出

Index(['a', 'b', 'c', 'd', 'e', 'f', 'g', 'h', 'i', 'j'], dtype='object')
Index(['A', 'B', 'C', 'D'], dtype='object')

查看前后n行数据

df.head(5)
df.tail(3)

显示全部数据

# 设置行不限制数量
pd.set_option('display.max_rows',None)
# 设置列不限制数量
pd.set_option('display.max_columns',None)

统计

以下图为例

对数据的统计汇总

只会统计数值型数据

df.describe()

输出

排序

df.sort_values

df.sort_values(by=['C'])								#按特定列的值升序排序
df.sort_values(by=['B'],ascending=False)				#降序排序
df.sort_values(by=['B', 'C'], ascending=[False, True])	#先按B降序，再按C升序

输出

df.sort_index

按索引排序

axis：0（跨行），1（跨列）
ascending：0（降序），1（升序）

df.sort_index(axis=0，ascending=1)		#按索引列升序排序，需要默认的索引值

输出（此处 index 设置为了’A’）

统计函数

返回 Series

max()、min()

# 使用统计函数：0 代表列求结果， 1 代表行求统计结果
data.max(0)

open 			34.99
high 			36.35
close 			35.21
low 			34.01
volume 			501915.41
price_change 	3.03
p_change 		10.03
turnover 		12.56
my_price_change 3.41
dtype: float64

std()、var()

# 方差
data.var(0)

open 				1.545255e+01
high 				1.662665e+01
close 				1.554572e+01
low 				1.437902e+01
volume 				5.458124e+09
price_change 		8.072595e-01
p_change 			1.664394e+01
turnover 			4.323800e+00
my_price_change 	6.409037e-01
dtype: float64
    
# 标准差
data.std(0)

open 				3.930973
high 				4.077578
close 				3.942806
low 				3.791968
volume 				73879.119354
price_change 		0.898476
p_change 			4.079698
turnover 			2.079375
my_price_change 	0.800565
dtype: float64

median()

df = pd.DataFrame({'COL1' : [2,3,4,5,4,2],
					'COL2' : [0,1,2,3,4,2]})
df.median()

COL1 	3.5
COL2 	2.0
dtype: float64

idxmax()、idxmin()

求索引位置

# 求出最大值的位置
data.idxmax(axis=0)

open 			2015-06-15
high 			2015-06-10
close 			2015-06-12
low 			2015-06-12
volume 			2017-10-26
price_change 	2015-06-09
p_change 		2015-08-28
turnover 		2017-10-26
my_price_change 2015-07-10
dtype: object
    
# 求出最小值的位置
data.idxmin(axis=0)

open 			2015-03-02
high 			2015-03-02
close 			2015-09-02
low 			2015-03-02
volume 			2016-07-06
price_change 	2015-06-15
p_change 		2015-09-01
turnover 		2016-07-06
my_price_change 2015-06-15
dtype: object

其他

df.corr()		#返回列与列之间的相关系数
df.count()		#返回每一列中的非空值的个数

预处理

数据清理

所有函数，均返回 DataFrame 副本，不赋值不会生效

以下图为例

缺失值处理

dropna(axis=, how=)：丢弃 NaN 数据
- axis：0 (按行丢弃)，1 (按列丢弃)
- how：'any' (只要含有 NaN 数据就丢弃)，'all' (所有数据都为 NaN 时丢弃)
fillna(value=)：将 NaN 值都设置为 value 的值

df.dropna(how='any')					# 删除数据表中含有空值的行
df.fillna(value=0)						# 使用数字0填充数据表中空值
df['B'].fillna(df['B'].mean())			# 使用price均值对NA进行填充

输出

清理空格

df['city']=df['city'].map(str.strip)	#清除city字段中的字符空格

大小写转换

df['A'].str.upper()				#city列大小写转换

输出

更改数据格式

df['C'].astype('int')

输出

a    1
b    3
c    2
d    3
e    2
f    3
g    1
h    1
i    2
j    1
Name: C, dtype: int32

更改行列名称

df.rename(columns={'A': 'Name','C':'Age'})			#更改列名称
df.rename(index={'e': 'eee'})						#更改行名称

df.columns = ['animal','age','visits','priority'] 	#传入列表以改变列名称
df.index = [...]								    #传入列表以改变行名称

输出

重复值处理

df.duplicated() 			# 返回一个布尔型的Series,显示各行是否有重复行
df.duplicated().any()		# 返回bool，查看是否有重复值
df.duplicated('k1') 		# 检查各行的k1列是否重复
df.duplicated(['k1','k2'])	# 检查各行的k1，k2列是否重复

df.drop_duplicates()             #保留第一个值，返回副本
df.drop_duplicates(keep='last')  #保留最后一个值，返回副本
df.drop_duplicates(keep=False)   #删除所有重复值，返回副本
df.drop_duplicates('k1')         #删除第一列重复值，返回副本
df.drop_duplicates(['k1','k2'])  #删除全部列重复值，返回副本
df.drop_duplicates(inplace=True) #就地修改

数值修改及替换

df['D'].replace('yes', 'true')

输出

a    true
b    true
c      no
d    true
e      no
f      no
g      no
h    true
i      no
j      no
Name: D, dtype: object

设置索引列

df_inner.set_index('A')

输出

数据表合并

以下两张图为例

`.merge()`

参数

on：列名，join 用来对齐的那一列的名字，用到这个参数的时候一定要保证左表和右表用来对齐的那一列都有相同的列名
how：数据融合的方法
sort：根据 dataframe 合并的 keys 按字典顺序排序，默认是，如果置 false 可以提高表现

df_inner=pd.merge(df1,df2,how='inner') 	#以小表为准
df_outer=pd.merge(df1,df2,how='outer')	#以大表为准
df_left=pd.merge(df1,df2,how='left')	#以左表为准，这里等同于inner_df
df_right=pd.merge(df1,df2,how='right')	#以右表为准,这里等同于outer_df

输出

`.concat()`

第一个参数：需要合并的矩阵

axis：合并维度，0：按行合并，1：按列合并，默认为 0

join：处理非公有列/行的方式，inner：去除非公有的列/行，outer：对非公有的列/行进行 NaN 值填充然后合并

ignore_index：是否重排行索引，若重排，行索引为顺序。默认为 0

pd.concat([df1, df2], join='outer', ignore_index=True) 	#按行合并，重排行索引
pd.concat([df1, df2], axis=1, join='inner')				#按列合并

输出

数据分组

分类汇总

df_inner.groupby('city').count()								#对所有列进行计数汇总
df_inner.groupby('city')['id'].count()							#对特定的ID列进行计数汇总
df_inner.groupby(['city','pay'])['id'].count()					#对两个字段进行汇总计数
df_inner.groupby('city')['price'].agg([len,np.sum, np.mean])	#对city字段进行汇总并计算price的合计和均值

输出

数据增删

删除行列

df1.drop(['0','1'])				#按行名删除（如果有的话）
df1.drop(df1.index[0:2])		#按行号删除

df.drop(['id','date'],axis=1) 	#按列名删除
df.drop(df.columns[0:2],axis=1)	#按列号删除

del df['id'] 					#删除列（就地删除）

增加行

想增加一行，行名称为‘a’，内容为[16, 17, 18, 19]

df.loc['a'] = [16, 17, 18, 19]    
df.at['a'] = [16, 17, 18, 19]
df.set_value('a', df.columns, [16, 17, 18, 19], takeable=False)    # warning，set_value会被取消

df.loc[len(df)] = [16, 17, 18, 19]#简单地逐行添加内容

#.append()
s = pd.Series([16, 17, 18, 19], index=df.columns, name='5') #添加有name的Series
df.append(s) #赋值以生效

增加列

般涉及到增加列项时，经常会对现有的数据进行遍历运算，获得新增列项的值

#遍历DataFrame获取序列的方法
s = [a + c for a, c in zip(df['A'], df['C'])]          # 通过遍历获取序列
s = [row['A'] + row['C'] for i, row in df.iterrows()]  # 通过iterrows()获取序列，s为list
s = df.apply(lambda row: row['A'] + row['C'], axis=1)  # 通过apply获取序列，s为Series
s = df['A'] + df['C']                                  # 通过Series矢量相加获取序列
s = df['A'].values + df['C'].values                    # 通过Numpy矢量相加获取序列

#通过df[]或者df.loc添加序列
df.loc[:, 'E'] = s
df['E'] = s

#.insert()可以指定插入位置，和插入列名称
df.insert(0, 'E', s) #在第0列插入s，命名为E

#.concat()
s = pd.Series([16, 17, 18, 19], name='E', index=df.index)
df = pd.concat([df, s], axis=1)

#简单地逐列添加内容
df[len(df)] = [16, 17, 18, 19]

数据运算

算术运算

add(other)

data['A'].add(1)

sub(other)

data['A'].sub(2)

逻辑运算

更多被运用到数据筛选中

符号

data["A"] > 2 								# 返回Series
data[data["A"] > 2].head() 					# 返回DataFrame副本
data[(data["A"] > 1) & (data["A"] < 3)] 	# 多个逻辑判断

函数

query(expr)
- expr：查询字符串

data.query("A<3 & A>1") # 返回DataFrame副本

isin(values)

可以指定值进行一个判断，从而进行筛选操作

data[data["A"].isin([1, 2])] # 返回DataFrame副本

自定义运算

apply( func, axis=0 )：定义一个对列，最大值-最小值的函数

func：自定义函数
axis=0：默认是列，axis=1 为行进行运算

导入与导出

导入数据

path：文件路径
sep：分隔符，默认用","隔开
usecols：指定读取的列名

可以使用 index_col=[0] 参数指定默认索引

pd.read_csv(filename)					#从CSV文件导入数据
pd.read_table(filename)					#从限定分隔符的文本文件导入数据
pd.read_excel(filename)					#从Excel文件导入数据
pd.read_sql(query, connection_object)	#从SQL表/库导入数据
pd.read_json(json_string)				#从JSON格式的字符串导入数据
pd.read_html(url)						#解析URL、字符串或者HTML文件，抽取其中的tables表格
pd.read_clipboard()						#从你的粘贴板获取内容，并传给read_table()

导出数据

path：文件路径
sep：分隔符，默认用","隔开
columns：选择需要的列索引
header ：boolean or list of string, default True，是否写入列索引
index：是否写入行索引
mode：'w'：重写, 'a' 追加

df.to_csv(filename)							#导出数据到CSV文件
df.to_excel(filename)						#导出数据到Excel文件
df.to_sql(table_name, connection_object)	#导出数据到SQL表
df.to_json(filename)						#以Json格式导出数据到文本文件

转换成 json 格式通常用 df.to_json(filename, orient='records', force_ascii=False)

例

取出索引为 [3, 4, 8] 行的 animal 和 age 列

df.loc[df.index[[3, 4, 8]], ['animal', 'age']]

取出 age 值缺失的行

df[df['age'].isnull()]

计算每个不同种类 animal 的 age 的平均数

df.groupby('animal')['age'].mean()

计算 df 中每个种类 animal 的数量

df['animal'].value_counts()

将 priority 列中的 yes, no 替换为布尔值 True, False

df['priority'] = df['priority'].map({'yes': True, 'no': False})

求哪一列的和最小

df.sum().idxmin()

去除 Unnamed:0 列

pd.read_csv(path, index_col=0)
# or
pd.to_csv(path, index=False)

预览 DataFrame

一个独立的支持库，pandas_profiling，可以快速预览数据集。

import pandas_profiling as pp

pp.ProfileReport(df)

这个函数支持任意 DataFrame，并生成交互式 HTML 数据报告：

第一部分是纵览数据集，还会列出数据一些可能存在的问题；
第二部分汇总每列数据，点击 toggle details 查看更多信息；
第三部分显示列之间的关联热力图；
第四部分显示数据集的前几条数据。

profile.to_file("your_report.html")

保存 html 文件

profile = pp.ProfileReport(data)
profile.to_file("output_file.html")

pandas

分类与创建​

Series​

创建​

访问​

DataFrame​

从具有索引标签的字典数据创建​

从 numpy 数组创建​

通过其他DataFrame来创建​

从csv文件创建​

用Series创建​

审视​

访问​

df[colName]​

df[colName][indexName]​

df.iloc[index, col]​

df.loc[indexName,colName]​

df.ix[in,co]​

筛选​

df.query()​

查看​

查看行数、列数​

查看整体信息​

查看数据格式​

查看缺失值​

查看唯一值​

查看数据表数值​

查看行、列名称​

查看前后n行数据​

显示全部数据​

统计​

对数据的统计汇总​

排序​

df.sort_values​

df.sort_index​

统计函数​

max()、min()​

std()、var()​

median()​

idxmax()、idxmin()​

其他​

预处理​

数据清理​

缺失值处理​

清理空格​

大小写转换​

更改数据格式​

更改行列名称​

重复值处理​

数值修改及替换​

设置索引列​

数据表合并​

.merge()​

.concat()​

数据分组​

分类汇总​

数据增删​

删除行列​

增加行​

增加列​

数据运算​

算术运算​

逻辑运算​

符号​

函数​

自定义运算​

导入与导出​

导入数据​

导出数据​

例​

预览 DataFrame​

分类与创建

Series

创建

访问

DataFrame

从具有索引标签的字典数据创建

从 numpy 数组创建

通过其他DataFrame来创建

从csv文件创建

用Series创建

审视

访问

`df[colName]`

`df[colName][indexName]`

`df.iloc[index, col]`

`df.loc[indexName,colName]`

`df.ix[in,co]`

筛选

df.query()

查看

查看行数、列数

查看整体信息

查看数据格式

查看缺失值

查看唯一值

查看数据表数值

查看行、列名称

查看前后n行数据

显示全部数据

统计

对数据的统计汇总

排序

df.sort_values

df.sort_index

统计函数

max()、min()

std()、var()

median()

idxmax()、idxmin()

其他

预处理

数据清理

缺失值处理

清理空格

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