pandas的入门基础和框架使用

【因为近段时间在学习使用python进行数据分析,接触了pandas中的DataFrame,对这个DataFrame感觉很好,就顺带学习了以下其官方指导和基础知识。这里结合官方网页内容进行将要陈述,是对初次接触pandas的一个非常好的指导和说明。】

DataFrame是进行数据分析的一个绕不过去的数据框架格式,这个数据框架我个人认为可以理解成为一种矩阵,并且是一种平面的二维结构矩阵。也就是说,可以将多维数据矩阵从形式上降解成为普通的二维矩阵,这样对于数据分析和处理就要轻松很多。这里结合官网手册和指导文件《10 Minutes to pandas》进行一个简要翻译和小结。

本文是对pandas官方网站上《10 Minutes to pandas》的一个简单的翻译,原文在这里。这篇文章是对pandas的一个简单的介绍,详细的介绍请参考:Cookbook 。习惯上,我们会按下面格式引入所需要的包:

一、创建对象

可以通过 Data Structure Intro Setion 来查看有关该节内容的详细信息。

1、可以通过传递一个list对象来创建一个Series,pandas会默认创建整型索引:

2、通过传递一个numpy array,时间索引以及列标签来创建一个DataFrame:

3、通过传递一个能够被转换成类似序列结构的字典对象来创建一个DataFrame:

4、查看不同列的数据类型:

5、如果你使用的是IPython,使用Tab自动补全功能会自动识别所有的属性以及自定义的列,下图中是所有能够被自动识别的属性的一个子集:

二、查看数据

详情请参阅:Basics Section

 很常用的但是原文中没说的一个查看:用for循环来迭代数据:

for index,row in df.iterrows():

print('行索引:',index)

print('行数据:',row)

1、查看frame中头部和尾部的行:

2、显示索引、列和底层的numpy数据:

3、describe()函数对于数据的快速统计汇总:

4、对数据的转置:

5、按轴进行排序

6、按值进行排序

三、选择

虽然标准的Python/Numpy的选择和设置表达式都能够直接派上用场,但是作为工程使用的代码,我们推荐使用经过优化的pandas数据访问方式: .at.iat.loc.iloc  .ix详情请参阅Indexing and Selecing Data  MultiIndex / Advanced Indexing

很常用的但是原文中没说的一个查询:通过行号和列名定位单元格,比如取出第三行的pname字段的值,我的办法:

df.iloc[2].pname,如果你明确知道行索引可以用loc:df.loc[index].pname;最后是万能式:df.ix[2][pname]或df.ix[index][2],索引与列,均可为序号或名称

3.1 获取

1、 选择一个单独的列,这将会返回一个Series,等同于df.A

2、 通过[]进行选择,这将会对行进行切片

3.2 通过标签选择

1、 使用标签来获取一个交叉的区域

2、 通过标签来在多个轴上进行选择

3、 标签切片

4、 对于返回的对象进行维度缩减

5、 获取一个标量

6、 快速访问一个标量(与上一个方法等价)

3.3 通过位置选择

1、 通过传递数值进行位置选择(选择的是行)

2、 通过数值进行切片,与numpy/python中的情况类似

3、 通过指定一个位置的列表,与numpy/python中的情况类似

4、 对行进行切片

5、 对列进行切片

6、 获取特定的值

3.4 布尔索引

1、 使用一个单独列的值来选择数据:

2、 使用where操作来选择数据:

3、 使用isin()方法来过滤:

在索引index中搜索,这是最基本的查询了:

比如查询数据中是否有‘2013-01-01’ 这天的数据:
if len(df.query('index == "{0}"'.format('2013-01-01')) )>0:

3.5设置

按条件修改列值:

list(df['colName'].apply(lambda x:1 if x>np.mean(df(traindf['colName'])) else 0))#大于该列平均值则为1

1、 设置一个新的列:

2、 通过标签设置新的值:

3、 通过位置设置新的值:

4、 通过一个numpy数组设置一组新值:

上述操作结果如下:

5、 通过where操作来设置新的值:

四、缺失值处理

在pandas中,使用np.nan来代替缺失值,这些值将默认不会包含在计算中,详情请参阅:Missing Data Section

1、  reindex()方法可以对指定轴上的索引进行改变/增加/删除操作,这将返回原始数据的一个拷贝:、

2、  去掉包含缺失值的行:

3、  对缺失值进行填充:

4、  对数据进行布尔填充:

五、相关操作

详情请参与 Basic Section On Binary Ops

5.1 统计(相关操作通常情况下不包括缺失值)

1、  执行描述性统计:

2、  在其他轴上进行相同的操作:

3、  对于拥有不同维度,需要对齐的对象进行操作。Pandas会自动的沿着指定的维度进行广播:

5.2 Apply

1、  对数据应用函数:

2、直方图

具体请参照:Histogramming and Discretization

 3、字符串方法

Series对象在其str属性中配备了一组字符串处理方法,可以很容易的应用到数组中的每个元素,如下段代码所示。更多详情请参考:Vectorized String Methods.

六、合并

Pandas提供了大量的方法能够轻松的对Series,DataFrame和Panel对象进行各种符合各种逻辑关系的合并操作。具体请参阅:Merging section我理解这种操作主要集中在合并上,即Merge,这种合并主要有三种方式,具体如下:

6.1 Concat

这种合并方式可以理解成为一种横向的合并操作,合并后主要变化在于列数目的增加。

把一个字典插入表中形成新的一列:df['列名'][dict.keys()] = dict.values()

删除一列:del df['列名']

6.2  Join 类似于SQL类型的合并。合并的条件是合并的两张表必须具有相同的字段,如下面代码中的foo、foo。

具体请参阅:Database style joining

6.3  Append 将一行连接到一个DataFrame上,可以理解成为类似于表list结构的增加,是一种纵向上的合并,主要变化发生在行数上,即将一个新的表格合并到数据底部。

具体请参阅Appending

七、分组

对于”group by”操作,我们通常是指以下一个或多个操作步骤:

(Splitting)按照一些规则将数据分为不同的组;

(Applying)对于每组数据分别执行一个函数;

(Combining)将结果组合到一个数据结构中;

详情请参阅:Grouping section

1、  分组并对每个分组执行sum函数:

2、  通过多个列进行分组形成一个层次索引,然后执行函数:

八、Reshaping

详情请参阅 Hierarchical Indexing  Reshaping

8.1 Stack

8.2 数据透视表,详情请参阅:Pivot Tables.

可以从这个数据中轻松的生成数据透视表:

九、时间序列

Pandas在对频率转换进行重新采样时拥有简单、强大且高效的功能(如将按秒采样的数据转换为按5分钟为单位进行采样的数据)。这种操作在金融领域非常常见。具体参考:Time Series section

更改日期列的日期格式:df['date'] = pd.to_datetime(df['date'], format='%Y-%m-%d')

1、  时区表示:

2、  时区转换:

3、  时间跨度转换:

4、  时期和时间戳之间的转换使得可以使用一些方便的算术函数。

十、Categorical

从0.15版本开始,pandas可以在DataFrame中支持Categorical类型的数据,详细 介绍参看:categorical introductionAPI documentation

1、  将原始的grade转换为Categorical数据类型:

2、  将Categorical类型数据重命名为更有意义的名称:

3、  对类别进行重新排序,增加缺失的类别:

4、  排序是按照Categorical的顺序进行的而不是按照字典顺序进行:

5、  对Categorical列进行排序时存在空的类别:

十一、画图

这一部分主要涉及到数据可视化,采用的主要是matplotlib数据包进行数据可视化。

具体文档参看:Plotting docs

对于DataFrame来说,plot是一种将所有列及其标签进行绘制的简便方法:

十二、导入和保存数据

12.1 CSV

参考:Writing to a csv file

1、  写入csv文件:

2、  从csv文件中读取:

12.2  HDF5

参考:HDFStores

1、  写入HDF5存储:

2、  从HDF5存储中读取:

12.3 Excel

参考:MS Excel

1、  写入excel文件:

2、  从excel文件中读取:

以上就是对pandas的基本应用和说明,对于上手pandas有很强的指导和帮助作用。

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转载自blog.csdn.net/kevinQt/article/details/80379645