Pandas--“大熊猫”基础
Series
Series: pandas的长枪(数据表中的一列或一行,观测向量,一维数组...)
Series1 = pd.Series(np.random.randn(4))
print Series1,type(Series1)
print Series1.index
print Series1.values
输出结果:
0 -0.676256
1 0.533014
2 -0.935212
3 -0.940822
dtype: float64 <class 'pandas.core.series.Series'>
Int64Index([0, 1, 2, 3], dtype='int64')
[-0.67625578 0.53301431 -0.93521212 -0.94082195]
- np.random.randn() 正态分布相关。函数说明
Series⽀持过滤的原理就如同NumPy
print Series1>0
print Series1[Series1>0]
输出结果如下:
0 0.030480
1 0.072746
2 -0.186607
3 -1.412244
dtype: float64 <class 'pandas.core.series.Series'>
Int64Index([0, 1, 2, 3], dtype='int64')
[ 0.03048042 0.07274621 -0.18660749 -1.41224432]
我发现,逻辑表达式,获得的值就是True或者False。要先取得值,还是要X[y]的形式。
当然也支持广播Broadcasting
什么是broadcasting
,暂时我也不太清楚,看个栗子:
print Series1*2
print Series1+5
输出结果如下:
0 0.06096
1 1 0.145492
2 -0.373215
3 -2.824489
dtype: float64
0 5.030480
1 5.072746
2 4.813393
3 3.587756
dtype: float64
以及Universal Function
numpy.frompyfunc(out,nin,nout) 返回的是一个函数,nin是输入的参数个数,nout是函数返回的对象的个数函数说明
在序列上就使用行标,而不是创建1个2列的数据表,能够轻松辨别哪是数据,哪是元数据
这句话的意思,我的理解是序列尽量是一列,不用去创建2列,这样子,使用index就能指定数据了
Series2 = pd.Series(Series1.values,index=['norm_'+unicode(i) for i in xrange(4)])
print Series2,type(Series2)
print Series2.index
print type(Series2.index)
print Series2.values
输出结果如下,可以看到,它是通过修改了index
值的样式,并没有创建2列。
norm_0 -0.676256
norm_1 0.533014
norm_2 -0.935212
norm_3 -0.940822
dtype: float64 <class 'pandas.core.series.Series'>
Index([u'norm_0', u'norm_1', u'norm_2', u'norm_3'], dtype='object')
<class 'pandas.core.index.Index'>
[-0.67625578 0.53301431 -0.93521212 -0.94082195]
虽然行是有顺序的,但是仍然能够通过行级的index来访问到数据:
(当然也不尽然像Ordered Dict,因为⾏索引甚⾄可以重复,不推荐重复的行索引不代表不能用)
print Series2[['norm_0','norm_3']]
可以看到,读取数据时,确实要采用X[y]的格式。这里X[[y]]是因为,它要读取两个数据,指定的是这两个数据的index
值,将index
值存放进list
中,然后读取。输出结果如下:
norm_0 -0.676256
norm_3 -0.940822
dtype: float64
再比如:
print 'norm_0' in Series2
print 'norm_6' in Series2
输出结果:
True
False
逻辑表达式的输出结果,布尔型值。
从Key不重复的Ordered Dict或者从Dict来定义Series就不需要担心行索引重复:
Series3_Dict = {"Japan":"Tokyo","S.Korea":"Seoul","China":"Beijing"}
Series3_pdSeries = pd.Series(Series3_Dict)
print Series3_pdSeries
print Series3_pdSeries.values
print Series3_pdSeries.index
输出结果:
China Beijing
Japan Tokyo
S.Korea Seoul
dtype: object
['Beijing' 'Tokyo' 'Seoul']
Index([u'China', u'Japan', u'S.Korea'], dtype='object')
通过上面的输出结果就知道了,输出结果是无序的,和输入顺序无关。
想让序列按你的排序⽅式保存?就算有缺失值都毫无问题
Series4_IndexList = ["Japan","China","Singapore","S.Korea"]
Series4_pdSeries = pd.Series( Series3_Dict ,index = Series4_IndexList)
print Series4_pdSeries
print Series4_pdSeries.values
print Series4_pdSeries.index
print Series4_pdSeries.isnull()
print Series4_pdSeries.notnull()
上面这样的输出就会按照list
中定义的顺序输出结果。
整个序列级别的元数据信息:name
当数据序列以及index本身有了名字,就可以更方便的进行后续的数据关联啦!
这里我感觉就是列名的作用。下面举例:
print Series4_pdSeries.name
print Series4_pdSeries.index.name
很显然,输出的结果都是None
,因为我们还没指定name
嘛!
Series4_pdSeries.name = "Capital Series"
Series4_pdSeries.index.name = "Nation"
print Series4_pdSeries
输出结果:
Nation
Japan Tokyo
China Beijing
Singapore NaN
S.Korea Seoul
Name: Capital Series, dtype: object
"字典"?不是的,⾏index可以重复,尽管不推荐。
Series5_IndexList = ['A','B','B','C']
Series5 = pd.Series(Series1.values,index = Series5_IndexList)
print Series5
print Series5[['B','A']]
输出结果:
A 0.030480
B 0.072746
B -0.186607
C -1.412244
dtype: float64
B 0.072746
B -0.186607
A 0.030480
dtype: float64
我们可以看出,Series['B']输出了两个值,所以index值尽量不要重复呀!
DataFrame
DataFrame:pandas的战锤(数据表,⼆维数组)
Series的有序集合,就像R的DataFrame一样方便。
仔细想想,绝大部分的数据形式都可以表现为DataFrame。
从NumPy二维数组、从文件或者从数据库定义:数据虽好,勿忘列名
dataNumPy = np.asarray([('Japan','Tokyo',4000),('S.Korea','Seoul',1300),('China','Beijing',9100)])
DF1 = pd.DataFrame(dataNumPy,columns=['nation','capital','GDP'])
DF1
这里DataFrame中的columns
应该就是列名的意思。现在看print
的结果,是不是很舒服啊!Excel的样式嘛
等长的列数据保存在一个字典里(JSON):很不幸,字典key是无序的
dataDict = {'nation':['Japan','S.Korea','China'],'capital':['Tokyo','Seoul','Beijing'],'GDP':[4900,1300,9100]}
DF2 = pd.DataFrame(dataDict)
DF2
输出结果可以发现,无序的!
GDP capital nation
0 4900 Tokyo Japan
1 1300 Seoul S.Korea
2 9100 Beijing China
PS:由于懒得截图放过来,这里没有了边框线。
从另一个DataFrame定义DataFrame:啊,强迫症犯了!
DF21 = pd.DataFrame(DF2,columns=['nation','capital','GDP'])
DF21
很明显,这里是利用DF2
定义DF21,还通过指定cloumns
改变了列名的顺序。
DF22 = pd.DataFrame(DF2,columns=['nation','capital','GDP'],index = [2,0,1])
DF22
很明显,这里定义了columns
的顺序,还定义了index
的顺序。
nation capital GDP
2 China Beijing 9100
0 Japan Tokyo 4900
1 S.Korea Seoul 1300
从DataFrame中取出列?两种方法(与JavaScript完全一致!)
OMG,囧,我竟然都快忘了js语法了,现在想起了,但是对象的属性既可以obj.x
也可以obj[x]
。
'.'的写法容易与其他预留关键字产生冲突
'[ ]'的写法最安全。
从DataFrame中取出行?(至少)两种⽅法:
- 方法1和方法2:
print DF22[0:1] #给出的实际是DataFrame
print DF22.ix[0] #通过对应Index给出⾏,**ix**好爽。
输出结果:
nation capital GDP
2 China Beijing 9100
nation Japan
capital Tokyo
GDP 4900
Name: 0, dtype: object
- 方法3 **像NumPy切片一样的终极招式:iloc ** :
print DF22.iloc[0,:] #第一个参数是第几行,第二个参数是列。这里呢,就是第0行,全部列
print DF22.iloc[:,0] #根据上面的描述,这里是全部行,第0列
输出结果,验证一下:
nation China
capital Beijing
GDP 9100
Name: 2, dtype: object
2 China
0 Japan
1 S.Korea
Name: nation, dtype: object
动态增加列列,但是无法用"."的方式,只能用"[]"
举个栗子说明一下就明白了:
DF22['population'] = [1600,130,55]
DF22
输出结果:
nation capital GDP population
2 China Beijing 9100 1600
0 Japan Tokyo 4900 130
1 S.Korea Seoul 1300 55
Index:行级索引
Index:pandas进⾏数据操纵的鬼牌(行级索引)
⾏级索引是:
元数据
可能由真实数据产生,因此可以视作数据
可以由多重索引也就是多个列组合而成
可以和列名进行交换,也可以进行堆叠和展开,达到Excel透视表效果
Index有四种...哦不,很多种写法,⼀些重要的索引类型包括:
pd.Index(普通)
Int64Index(数值型索引)
MultiIndex(多重索引,在数据操纵中更详细描述)
DatetimeIndex(以时间格式作为索引)
PeriodIndex (含周期的时间格式作为索引)
直接定义普通索引,长得就和普通的Series⼀样
index_names = ['a','b','c']
Series_for_Index = pd.Series(index_names)
print pd.Index(index_names)
print pd.Index(Series_for_Index)
输出结果:
Index([u'a', u'b', u'c'], dtype='object')
Index([u'a', u'b', u'c'], dtype='object')
可惜Immutable,牢记! 不可变!举例如下:此处挖坑啊。不明白……
index_names = ['a','b','c']
index0 = pd.Index(index_names)
print index0.get_values()
index0[2] = 'd'
输出结果如下:
['a' 'b' 'c']
---------------------------------------------------------------------------
TypeError Traceback (most recent call last)
<ipython-input-36-f34da0a8623c> in <module>()
2 index0 = pd.Index(index_names)
3 print index0.get_values()
----> 4 index0[2] = 'd'
C:\Anaconda\lib\site-packages\pandas\core\index.pyc in __setitem__(self, key, value)
1055
1056 def __setitem__(self, key, value):
-> 1057 raise TypeError("Indexes does not support mutable operations")
1058
1059 def __getitem__(self, key):
TypeError: Indexes does not support mutable operations
扔进去一个含有多元组的List,就有了MultiIndex
可惜,如果这个List Comprehension改成小括号,就不对了。
multi1 = pd.Index([('Row_'+str(x+1),'Col_'+str(y+1)) for x in xrange(4) for y in xrange(4)])
multi1.name = ['index1','index2']
print multi1
输出结果:
MultiIndex(levels=[[u'Row_1', u'Row_2', u'Row_3', u'Row_4'], [u'Col_1', u'Col_2', u'Col_3', u'Col_4']],
labels=[[0, 0, 0, 0, 1, 1, 1, 1, 2, 2, 2, 2, 3, 3, 3, 3], [0, 1, 2, 3, 0, 1, 2, 3, 0, 1, 2, 3, 0, 1, 2, 3]])
对于Series来说,如果拥有了多重Index,数据,变形!
下列代码说明:
二重MultiIndex的Series可以unstack()成DataFrame
DataFrame可以stack成拥有⼆重MultiIndex的Series
data_for_multi1 = pd.Series(xrange(0,16),index=multi1)
data_for_multi1
输出结果:
Row_1 Col_1 0
Col_2 1
Col_3 2
Col_4 3
Row_2 Col_1 4
Col_2 5
Col_3 6
Col_4 7
Row_3 Col_1 8
Col_2 9
Col_3 10
Col_4 11
Row_4 Col_1 12
Col_2 13
Col_3 14
Col_4 15
dtype: int32
看到输出结果,好像明白了点,有点类似Excel汇总一样。不过,日后还得查点资料
二重MultiIndex的Series可以unstack()成DataFrame
data_for_multi1.unstack()
DataFrame可以stack成拥有⼆重MultiIndex的Series
data_for_multi1.unstack().stack()
输出结果:
Row_1 Col_1 0
Col_2 1
Col_3 2
Col_4 3
Row_2 Col_1 4
Col_2 5
Col_3 6
Col_4 7
Row_3 Col_1 8
Col_2 9
Col_3 10
Col_4 11
Row_4 Col_1 12
Col_2 13
Col_3 14
Col_4 15
dtype: int32
非平衡数据的例子:
multi2 = pd.Index([('Row_'+str(x+1),'Col_'+str(y+1)) for x in xrange(5) for y in xrange(x)])
multi2
输出结果:
MultiIndex(levels=[[u'Row_2', u'Row_3', u'Row_4', u'Row_5'], [u'Col_1', u'Col_2', u'Col_3', u'Col_4']],
labels=[[0, 1, 1, 2, 2, 2, 3, 3, 3, 3], [0, 0, 1, 0, 1, 2, 0, 1, 2, 3]])
data_for_multi2 = pd.Series(np.arange(10),index = multi2) data_for_multi2
输出结果:
Row_2 Col_1 0
Row_3 Col_1 1
Col_2 2
Row_4 Col_1 3
Col_2 4
Col_3 5
Row_5 Col_1 6
Col_2 7
Col_3 8
Col_4 9
dtype: int32
DateTime标准库如此好⽤,你值得拥有
import datetime
dates = [datetime.datetime(2015,1,1),datetime.datetime(2015,1,8),datetime.datetime(2015,1,30)]
pd.DatetimeIndex(dates)
输出结果:
DatetimeIndex(['2015-01-01', '2015-01-08', '2015-01-30'], dtype='datetime64[ns]', freq=None, tz=None)
如果你不仅需要时间格式统一,时间频率也要统一的话
periodindex1 = pd.period_range('2015-01','2015-04',freq='M')
print periodindex1
输出结果:
PeriodIndex(['2015-01', '2015-02', '2015-03', '2015-04'], dtype='int64', freq='M')
月级精度和日级精度如何转换?
有的公司统⼀以1号代表当月,有的公司统一以最后1天代表当⽉,转化起来很麻烦,可以asfreq
print periodindex1.asfreq('D',how='start')
print periodindex1.asfreq('D',how='end')
输出结果:
PeriodIndex(['2015-01-01', '2015-02-01', '2015-03-01', '2015-04-01'], dtype='int64', freq='D')
PeriodIndex(['2015-01-31', '2015-02-28', '2015-03-31', '2015-04-30'], dtype='int64', freq='D')
最后的最后,我要真正把两种频率的时间精度匹配上?
periodindex_mon = pd.period_range('2015-01','2015-03',freq='M').asfreq('D',how='start')
periodindex_day = pd.period_range('2015-01-01','2015-03-31',freq='D')
print periodindex_mon
print periodindex_day
输出结果:
PeriodIndex(['2015-01-01', '2015-02-01', '2015-03-01'], dtype='int64', freq='D')
PeriodIndex(['2015-01-01', '2015-01-02', '2015-01-03', '2015-01-04',
'2015-01-05', '2015-01-06', '2015-01-07', '2015-01-08',
'2015-01-09', '2015-01-10', '2015-01-11', '2015-01-12',
'2015-01-13', '2015-01-14', '2015-01-15', '2015-01-16',
'2015-01-17', '2015-01-18', '2015-01-19', '2015-01-20',
'2015-01-21', '2015-01-22', '2015-01-23', '2015-01-24',
'2015-01-25', '2015-01-26', '2015-01-27', '2015-01-28',
'2015-01-29', '2015-01-30', '2015-01-31', '2015-02-01',
'2015-02-02', '2015-02-03', '2015-02-04', '2015-02-05',
'2015-02-06', '2015-02-07', '2015-02-08', '2015-02-09',
'2015-02-10', '2015-02-11', '2015-02-12', '2015-02-13',
'2015-02-14', '2015-02-15', '2015-02-16', '2015-02-17',
'2015-02-18', '2015-02-19', '2015-02-20', '2015-02-21',
'2015-02-22', '2015-02-23', '2015-02-24', '2015-02-25',
'2015-02-26', '2015-02-27', '2015-02-28', '2015-03-01',
'2015-03-02', '2015-03-03', '2015-03-04', '2015-03-05',
'2015-03-06', '2015-03-07', '2015-03-08', '2015-03-09',
'2015-03-10', '2015-03-11', '2015-03-12', '2015-03-13',
'2015-03-14', '2015-03-15', '2015-03-16', '2015-03-17',
'2015-03-18', '2015-03-19', '2015-03-20', '2015-03-21',
'2015-03-22', '2015-03-23', '2015-03-24', '2015-03-25',
'2015-03-26', '2015-03-27', '2015-03-28', '2015-03-29',
'2015-03-30', '2015-03-31'],
dtype='int64', freq='D')
粗粒度数据+reindex
+ffill/bfill
full_ts = pd.Series(periodindex_mon,index=periodindex_mon).reindex(periodindex_day,method='ffill')
full_ts
关于索引,⽅便的操作有?
前⾯描述过了,索引有序,重复,但⼀定程度上⼜能通过key来访问,也就是说,某些集合操作都是可以⽀持的。
index1 = pd.Index(['A','B','B','C','C'])
index2 = pd.Index(['C','D','E','E','F'])
index3 = pd.Index(['B','C','A'])
print index1.append(index2)
print index1.difference(index2)
print index1.intersection(index2)
print index1.union(index2) # Support unique-value Index well
print index1.isin(index2)
print index1.delete(2)
print index1.insert(0,'K') # Not suggested
print index3.drop('A') # Support unique-value Index well
print index1.is_monotonic,index2.is_monotonic,index3.is_monotonic
print index1.is_unique,index2.is_unique,index3.is_unique
输出结果:
Index([u'A', u'B', u'B', u'C', u'C', u'C', u'D', u'E', u'E', u'F'], dtype='object')
Index([u'A', u'B'], dtype='object')
Index([u'C', u'C'], dtype='object')
Index([u'A', u'B', u'B', u'C', u'C', u'D', u'E', u'E', u'F'], dtype='object')
[False False False True True]
Index([u'A', u'B', u'C', u'C'], dtype='object')
Index([u'K', u'A', u'B', u'B', u'C', u'C'], dtype='object')
Index([u'B', u'C'], dtype='object')
True True False
False False True
大熊猫世界来去自如:Pandas的I/O
老生常谈,从基础来看,我们仍然关心pandas对于与外部数据是如何交互的。
结构化数据输入输出
-
read_csv与to_csv 是⼀对输⼊输出的⼯具,read_csv直接返回pandas.DataFrame,⽽to_csv只要执行命令即可写文件
read_table:功能类似
read_fwf:操作fixed width file
read_excel与to_excel方便的与excel交互
header 表⽰数据中是否存在列名,如果在第0行就写就写0,并且开始读数据时跳过相应的行数,不存在可以写none
names 表示要用给定的列名来作为最终的列名
encoding 表⽰数据集的字符编码,通常而言一份数据为了⽅便的进⾏⽂件传输都以utf-8作为标准
这里用的是自己的一个csv
数据,因为找不到参考的这个pdf中的数据。
cnames=['经度','纬度']
taxidata2 = pd.read_csv('20140401.csv',header = 4,names=cnames,encoding='utf-8')
taxidata2
全部参数的请移步API:
http://pandas.pydata.org/pandas-docs/stable/generated/pandas.read_csv.html#pandas.read_csv
这里介绍一些常用的参数:
读取处理:
skiprows:跳过⼀定的⾏数
nrows:仅读取⼀定的⾏数
skipfooter:尾部有固定的⾏数永不读取
skip_blank_lines:空⾏跳过
内容处理:
sep/delimiter:分隔符很重要,常⻅的有逗号,空格和Tab('\t')
na_values:指定应该被当作na_values的数值
thousands:处理数值类型时,每千位分隔符并不统⼀ (1.234.567,89或者1,234,567.89都可能),此时要把字符串转化为
数字需要指明千位分隔符
收尾处理:
index_col:将真实的某列(列的数⺫,甚⾄列名)当作index
squeeze:仅读到⼀列时,不再保存为pandas.DataFrame⽽是pandas.Series
Excel ... ?
对于存储着极为规整数据的Excel而言,其实是没必要一定用Excel来存,尽管Pandas也十分友好的提供了I/O接口。
taxidata.to_excel('t0401.xlsx',encoding='utf-8')
taxidata_from_excel = pd.read_excel('t0401.xlsx',header=0, encoding='utf-8')
taxidata_from_excel
注意:当你的xls文件行数很多超过65536时,就会遇到错误,解决办法是将写入的格式变为xlsx
。excel函数受限制问题
唯一重要的参数:sheetname=k,标志着一个excel的第k个sheet页将会被取出。(从0开始)
半结构化数据
JSON:网络传输中常⽤的⼀种数据格式。
仔细看一下,实际上这就是我们平时收集到异源数据的风格是一致的:
列名不能完全匹配
key可能并不唯一
元数据被保存在数据里
import json
json_data = [{'name':'Wang','sal':50000,'job':'VP'},\
{'name':'Zhang','job':'Manager','report':'VP'},\
{'name':'Li','sal':5000,'report':'IT'}]
data_employee = pd.read_json(json.dumps(json_data))
data_employee_ri = data_employee.reindex(columns=['name','job','sal','report'])
data_employee_ri
输出结果:
深入Pandas数据操纵
在前面部分的基础上,数据会有更多种操纵方式:
通过列名、行index来取数据,结合ix、iloc灵活的获取数据的一个子集(第一部分已经介绍)
按记录拼接(就像Union All)或者关联(join)
方便的统计函数与⾃定义函数映射
排序
缺失值处理
与Excel一样灵活的数据透视表(在第四部分更详细介绍)
数据集整合
横向拼接:直接DataFrame
pd.DataFrame([np.random.rand(2),np.random.rand(2),np.random.rand(2)],columns=['C1','C2'])
横向拼接:Concatenate
pd.concat([data_employee_ri,data_employee_ri,data_employee_ri])
输出结果
纵向拼接:Merge
根据数据列关联,使用on关键字
可以指定一列或多列
可以使⽤left_on和right_on
pd.merge(data_employee_ri,data_employee_ri,on='name')
根据index关联,可以直接使用left_index和right_index
TIPS: 增加how关键字,并指定
how = 'inner'
how = 'left'
how = 'right'
how = 'outer'
结合how,可以看到merge基本再现了SQL应有的功能,并保持代码整洁
自定义函数映射
dataNumPy32 = np.asarray([('Japan','Tokyo',4000),('S.Korea','Seoul',1300),('China','Beijing',9100)])
DF32 = pd.DataFrame(dataNumPy32,columns=['nation','capital','GDP'])
DF32
map: 以相同规则将1列数据作1个映射,也就是进行相同函数的处理
def GDP_Factorize(v):
fv = np.float64(v)
if fv > 6000.0:
return 'High'
elif fv < 2000.0:
return 'Low'
else:
return 'Medium'
DF32['GDP_Level'] = DF32['GDP'].map(GDP_Factorize)
DF32['NATION'] = DF32.nation.map(str.upper)
DF32
排序
sort: 按⼀列或者多列的值进行行级排序
sort_index: 根据index⾥的取值进行排序,而且可以根据axis决定是重排行还是列
sort
dataNumPy33 = np.asarray([('Japan','Tokyo',4000),('S.Korea','Seoul',1300),('China','Beijing',9100)])
DF33 = pd.DataFrame(dataNumPy33,columns=['nation','capital','GDP'])
DF33
DF33.sort(['capital','nation'],ascending=False)
ascending
是降序的意思。
sort_index
DF33.sort_index(axis=1,ascending=True)
一个好用的功能:Rank
DF33.rank()
缺失数据处理
忽略缺失值:
DF34.mean(skipna=True)
不忽略缺失值的话,估计就不能计算均值了吧。
如果不想忽略缺失值的话,就需要祭出fillna了:
注:这里我在猜想,axis=1
是不是就代表从行
的角度呢?还是得多读书查资料呀。
“一组”大熊猫:Pandas的groupby
groupby的功能类似SQL的group by关键字:
Split-Apply-Combine
Split,就是按照规则分组
Apply,通过⼀定的agg函数来获得输⼊pd.Series返回⼀个值的效果
Combine,把结果收集起来
Pandas的groupby的灵活性:
分组的关键字可以来⾃于index,也可以来⾃于真实的列数据
分组规则可以通过⼀列或者多列
没有具体数据,截图看一下吧,方便日后回忆。
分组可以快速实现MapReduce
的逻辑
Map: 指定分组的列标签,不同的值就会被扔到不同的分组处理
Reduce: 输入多个值,返回1个值,一般可以通过agg实现,agg能接受1个函数
参考:
- S1EP3_Pandas.pdf 不知道什么时候存到电脑里的资料,今天发现了它。感谢作者的资料。
本文博客地址Python数据分析入门之pandas总结基础
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