限于博客的内容以及阅读体验，一篇博客不能写尽所有的 Pandas 内容，也不现实，因此分篇撰写 Pandas 内容以及其他常用 Python库的解析，有兴趣的小伙伴可以关注 Python Libary库专栏 了解更多内容
Pandas 官网链接：https://www.pypandas.cn/
Pandas是一个强大的分析结构化数据的工具集；它的使用基础是Numpy（提供高性能的矩阵运算）；用于数据挖掘和数据分析，同时也提供数据清洗功能。
文章目录
1、数据结构
| 维数 | 名称 | 描述 |
|---|---|---|
| 1 | Series | 带标签的一维同构数组 |
| 2 | DataFrame | 带标签的，大小可变的，二维异构表格 |
注意!
Pandas 用 NaN（Not a Number）表示缺失数据。
Series
Series 是带标签的一维数组，可存储整数、浮点数、字符串、Python 对象等类型的数据。轴标签统称为索引。调用 pd.Series 函数即可创建 Series：
index 是轴标签列表
-
多维数组
data 是多维数组时，index 长度必须与 data 长度一致。没有指定 index 参数时，创建数值型索引，即 [0, …, len(data) - 1]。 -
字典
Series 可以用字典实例化： -
Series 操作与 ndarray 类似，支持大多数 NumPy 函数，还支持索引切片。和 NumPy 数组一样，Series 也支持 dtype
DataFrame
DataFrame是Pandas中的一个表格型的数据结构，包含有一组有序的列，每列可以是不同的值类型(数值、字符串、布尔型等)，DataFrame即有行索引也有列索引，可以被看做是由Series组成的字典。DataFrame 是由多种类型的列构成的二维标签数据结构，类似于 Excel 、SQL 表，或 Series 对象构成的字典。DataFrame 是最常用的 Pandas 对象，与 Series 一样，DataFrame 支持多种类型的输入数据。
除了数据，还可以有选择地传递 index（行标签）和 columns（列标签）参数。传递了索引或列，就可以确保生成的 DataFrame 里包含索引或列。
处理 DataFrame 等表格数据时
- index（行）
- columns（列）
大小可变与数据复制
Pandas 所有数据结构的值都是可变的，但数据结构的大小并非都是可变的，比如，Series 的长度不可改变，但 DataFrame 里就可以插入列。
Pandas 里，绝大多数方法都不改变原始的输入数据，而是复制数据，生成新的对象。 一般来说，原始输入数据不变更稳妥。
2、数据输入 / 输出
CSV
写入 CSV 文件。
In [143]: df.to_csv('foo.csv')
读取 CSV 文件数据：
In [144]: pd.read_csv('foo.csv')
Out[144]:
Unnamed: 0 A B C D
0 2000-01-01 0.266457 -0.399641 -0.219582 1.186860
1 2000-01-02 -1.170732 -0.345873 1.653061 -0.282953
2 2000-01-03 -1.734933 0.530468 2.060811 -0.515536
3 2000-01-04 -1.555121 1.452620 0.239859 -1.156896
4 2000-01-05 0.578117 0.511371 0.103552 -2.428202
5 2000-01-06 0.478344 0.449933 -0.741620 -1.962409
6 2000-01-07 1.235339 -0.091757 -1.543861 -1.084753
.. ... ... ... ... ...
993 2002-09-20 -10.628548 -9.153563 -7.883146 28.313940
994 2002-09-21 -10.390377 -8.727491 -6.399645 30.914107
995 2002-09-22 -8.985362 -8.485624 -4.669462 31.367740
996 2002-09-23 -9.558560 -8.781216 -4.499815 30.518439
997 2002-09-24 -9.902058 -9.340490 -4.386639 30.105593
998 2002-09-25 -10.216020 -9.480682 -3.933802 29.758560
999 2002-09-26 -11.856774 -10.671012 -3.216025 29.369368
[1000 rows x 5 columns]
HDF5
写入 HDF5 Store：
In [145]: df.to_hdf('foo.h5', 'df')
读取 HDF5 Store：
In [146]: pd.read_hdf('foo.h5', 'df')
Out[146]:
A B C D
2000-01-01 0.266457 -0.399641 -0.219582 1.186860
2000-01-02 -1.170732 -0.345873 1.653061 -0.282953
2000-01-03 -1.734933 0.530468 2.060811 -0.515536
2000-01-04 -1.555121 1.452620 0.239859 -1.156896
2000-01-05 0.578117 0.511371 0.103552 -2.428202
2000-01-06 0.478344 0.449933 -0.741620 -1.962409
2000-01-07 1.235339 -0.091757 -1.543861 -1.084753
... ... ... ... ...
2002-09-20 -10.628548 -9.153563 -7.883146 28.313940
2002-09-21 -10.390377 -8.727491 -6.399645 30.914107
2002-09-22 -8.985362 -8.485624 -4.669462 31.367740
2002-09-23 -9.558560 -8.781216 -4.499815 30.518439
2002-09-24 -9.902058 -9.340490 -4.386639 30.105593
2002-09-25 -10.216020 -9.480682 -3.933802 29.758560
2002-09-26 -11.856774 -10.671012 -3.216025 29.369368
[1000 rows x 4 columns]
Excel
写入 Excel 文件：
In [147]: df.to_excel('foo.xlsx', sheet_name='Sheet1')
读取 Excel 文件：
In [148]: pd.read_excel('foo.xlsx', 'Sheet1', index_col=None, na_values=['NA'])
Out[148]:
Unnamed: 0 A B C D
0 2000-01-01 0.266457 -0.399641 -0.219582 1.186860
1 2000-01-02 -1.170732 -0.345873 1.653061 -0.282953
2 2000-01-03 -1.734933 0.530468 2.060811 -0.515536
3 2000-01-04 -1.555121 1.452620 0.239859 -1.156896
4 2000-01-05 0.578117 0.511371 0.103552 -2.428202
5 2000-01-06 0.478344 0.449933 -0.741620 -1.962409
6 2000-01-07 1.235339 -0.091757 -1.543861 -1.084753
.. ... ... ... ... ...
993 2002-09-20 -10.628548 -9.153563 -7.883146 28.313940
994 2002-09-21 -10.390377 -8.727491 -6.399645 30.914107
995 2002-09-22 -8.985362 -8.485624 -4.669462 31.367740
996 2002-09-23 -9.558560 -8.781216 -4.499815 30.518439
997 2002-09-24 -9.902058 -9.340490 -4.386639 30.105593
998 2002-09-25 -10.216020 -9.480682 -3.933802 29.758560
999 2002-09-26 -11.856774 -10.671012 -3.216025 29.369368
[1000 rows x 5 columns]
3、查看数据
显示索引：
In [15]: df.index
Out[15]:
DatetimeIndex(['2013-01-01', '2013-01-02', '2013-01-03',
'2013-01-04', '2013-01-05', '2013-01-06'],
dtype='datetime64[ns]', freq='D')
In [16]: df.columns
Out[16]: Index(['A', 'B', 'C', 'D'], dtype='object')
.head & .tail
head() 与 tail() 用于快速预览 Series 与 DataFrame，默认显示 5 条数据，也可以指定显示数据的数量。
In [13]: df.head()
Out[13]:
A B C D
2013-01-01 0.469112 -0.282863 -1.509059 -1.135632
2013-01-02 1.212112 -0.173215 0.119209 -1.044236
2013-01-03 -0.861849 -2.104569 -0.494929 1.071804
2013-01-04 0.721555 -0.706771 -1.039575 0.271860
2013-01-05 -0.424972 0.567020 0.276232 -1.087401
In [14]: df.tail(3)
Out[14]:
A B C D
2013-01-04 0.721555 -0.706771 -1.039575 0.271860
2013-01-05 -0.424972 0.567020 0.276232 -1.087401
2013-01-06 -0.673690 0.113648 -1.478427 0.524988
.to_numpy()
DataFrame.to_numpy() 输出底层数据的 NumPy 对象。
注意，DataFrame 的列由多种数据类型组成时，该操作耗费系统资源较大，这也是 Pandas 和 NumPy 的本质区别：NumPy 数组只有一种数据类型，DataFrame 每列的数据类型各不相同。调用 DataFrame.to_numpy() 时，Pandas 查找支持 DataFrame 里所有数据类型的 NumPy 数据类型。还有一种数据类型是 object，可以把 DataFrame 列里的值强制转换为 Python 对象。
下面的 df 这个 DataFrame 里的值都是浮点数，DataFrame.to_numpy() 的操作会很快，而且不复制数据。
DataFrame.to_numpy() 的输出不包含 行索引和列标签。
In [17]: df.to_numpy()
Out[17]:
array([[ 0.4691, -0.2829, -1.5091, -1.1356],
[ 1.2121, -0.1732, 0.1192, -1.0442],
[-0.8618, -2.1046, -0.4949, 1.0718],
[ 0.7216, -0.7068, -1.0396, 0.2719],
[-0.425 , 0.567 , 0.2762, -1.0874],
[-0.6737, 0.1136, -1.4784, 0.525 ]])
In [18]: df2.to_numpy()
Out[18]:
array([[1.0, Timestamp('2013-01-02 00:00:00'), 1.0, 3, 'test', 'foo'],
[1.0, Timestamp('2013-01-02 00:00:00'), 1.0, 3, 'train', 'foo'],
[1.0, Timestamp('2013-01-02 00:00:00'), 1.0, 3, 'test', 'foo'],
[1.0, Timestamp('2013-01-02 00:00:00'), 1.0, 3, 'train', 'foo']], dtype=object)
速查摘要：.describe()
describe() 可以快速查看数据的统计摘要：
In [19]: df.describe()
Out[19]:
A B C D
count 6.000000 6.000000 6.000000 6.000000
mean 0.073711 -0.431125 -0.687758 -0.233103
std 0.843157 0.922818 0.779887 0.973118
min -0.861849 -2.104569 -1.509059 -1.135632
25% -0.611510 -0.600794 -1.368714 -1.076610
50% 0.022070 -0.228039 -0.767252 -0.386188
75% 0.658444 0.041933 -0.034326 0.461706
max 1.212112 0.567020 0.276232 1.071804
4、排序
转置数据：.T
In [20]: df.T
Out[20]:
2013-01-01 2013-01-02 2013-01-03 2013-01-04 2013-01-05 2013-01-06
A 0.469112 1.212112 -0.861849 0.721555 -0.424972 -0.673690
B -0.282863 -0.173215 -2.104569 -0.706771 0.567020 0.113648
C -1.509059 0.119209 -0.494929 -1.039575 0.276232 -1.478427
D -1.135632 -1.044236 1.071804 0.271860 -1.087401 0.524988
按轴排序：.sort_index
In [21]: df.sort_index(axis=1, ascending=False)
Out[21]:
D C B A
2013-01-01 -1.135632 -1.509059 -0.282863 0.469112
2013-01-02 -1.044236 0.119209 -0.173215 1.212112
2013-01-03 1.071804 -0.494929 -2.104569 -0.861849
2013-01-04 0.271860 -1.039575 -0.706771 0.721555
2013-01-05 -1.087401 0.276232 0.567020 -0.424972
2013-01-06 0.524988 -1.478427 0.113648 -0.673690
按值排序：.sort_values
- Series.sort_values() 方法用于按值对 Series 排序。
- DataFrame.sort_values() 方法用于按行列的值对 DataFrame 排序。
- DataFrame.sort_values() 的可选参数 by 用于指定按哪列排序，该参数的值可以是一列或多列数据。
In [22]: df.sort_values(by='B')
Out[22]:
A B C D
2013-01-03 -0.861849 -2.104569 -0.494929 1.071804
2013-01-04 0.721555 -0.706771 -1.039575 0.271860
2013-01-01 0.469112 -0.282863 -1.509059 -1.135632
2013-01-02 1.212112 -0.173215 0.119209 -1.044236
2013-01-06 -0.673690 0.113648 -1.478427 0.524988
2013-01-05 -0.424972 0.567020 0.276232 -1.087401
搜索排序
Series 支持 searchsorted() 方法，这与numpy.ndarray.searchsorted() 的操作方式类似。
最大值与最小值
Series 支持 nsmallest() 与 nlargest() 方法，本方法返回 N 个最大或最小的值。对于数据量大的 Series 来说，该方法比先为整个 Series 排序，再调用 head(n) 这种方式的速度要快得多。
5、选择
选择、设置标准 Python / Numpy 的表达式已经非常直观，交互也很方便，但对于生产代码，我们还是推荐优化过的 Pandas 数据访问方法：.at、.iat、.loc 和 .iloc。
获取数据
选择单列，产生 Series，与 df.A 等效：
In [23]: df['A']
Out[23]:
2013-01-01 0.469112
2013-01-02 1.212112
2013-01-03 -0.861849
2013-01-04 0.721555
2013-01-05 -0.424972
2013-01-06 -0.673690
Freq: D, Name: A, dtype: float64
用 [ ] 切片行：
In [24]: df[0:3]
Out[24]:
A B C D
2013-01-01 0.469112 -0.282863 -1.509059 -1.135632
2013-01-02 1.212112 -0.173215 0.119209 -1.044236
2013-01-03 -0.861849 -2.104569 -0.494929 1.071804
In [25]: df['20130102':'20130104']
Out[25]:
A B C D
2013-01-02 1.212112 -0.173215 0.119209 -1.044236
2013-01-03 -0.861849 -2.104569 -0.494929 1.071804
2013-01-04 0.721555 -0.706771 -1.039575 0.271860
按标签选择
用标签提取一行数据：
In [26]: df.loc[dates[0]]
Out[26]:
A 0.469112
B -0.282863
C -1.509059
D -1.135632
Name: 2013-01-01 00:00:00, dtype: float64
用标签选择多列数据：
In [27]: df.loc[:, ['A', 'B']]
Out[27]:
A B
2013-01-01 0.469112 -0.282863
2013-01-02 1.212112 -0.173215
2013-01-03 -0.861849 -2.104569
2013-01-04 0.721555 -0.706771
2013-01-05 -0.424972 0.567020
2013-01-06 -0.673690 0.113648
用标签切片，包含行与列结束点：
In [28]: df.loc['20130102':'20130104', ['A', 'B']]
Out[28]:
A B
2013-01-02 1.212112 -0.173215
2013-01-03 -0.861849 -2.104569
2013-01-04 0.721555 -0.706771
返回对象降维：
In [29]: df.loc['20130102', ['A', 'B']]
Out[29]:
A 1.212112
B -0.173215
Name: 2013-01-02 00:00:00, dtype: float64
提取标量值：
In [30]: df.loc[dates[0], 'A']
Out[30]: 0.46911229990718628
快速访问标量，与上述方法等效：
In [31]: df.at[dates[0], 'A']
Out[31]: 0.46911229990718628
按位置选择
用整数位置选择：
In [32]: df.iloc[3]
Out[32]:
A 0.721555
B -0.706771
C -1.039575
D 0.271860
Name: 2013-01-04 00:00:00, dtype: float64
类似 NumPy / Python，用整数切片：
In [33]: df.iloc[3:5, 0:2]
Out[33]:
A B
2013-01-04 0.721555 -0.706771
2013-01-05 -0.424972 0.567020
类似 NumPy / Python，用整数列表按位置切片：
In [34]: df.iloc[[1, 2, 4], [0, 2]]
Out[34]:
A C
2013-01-02 1.212112 0.119209
2013-01-03 -0.861849 -0.494929
2013-01-05 -0.424972 0.276232
显式整行切片：
In [35]: df.iloc[1:3, :]
Out[35]:
A B C D
2013-01-02 1.212112 -0.173215 0.119209 -1.044236
2013-01-03 -0.861849 -2.104569 -0.494929 1.071804
显式整列切片：
In [36]: df.iloc[:, 1:3]
Out[36]:
B C
2013-01-01 -0.282863 -1.509059
2013-01-02 -0.173215 0.119209
2013-01-03 -2.104569 -0.494929
2013-01-04 -0.706771 -1.039575
2013-01-05 0.567020 0.276232
2013-01-06 0.113648 -1.478427
显式提取值：
In [37]: df.iloc[1, 1]
Out[37]: -0.17321464905330858
快速访问标量，与上述方法等效：
In [38]: df.iat[1, 1]
Out[38]: -0.17321464905330858
布尔索引
用单列的值选择数据：
In [39]: df[df.A > 0]
Out[39]:
A B C D
2013-01-01 0.469112 -0.282863 -1.509059 -1.135632
2013-01-02 1.212112 -0.173215 0.119209 -1.044236
2013-01-04 0.721555 -0.706771 -1.039575 0.271860
选择 DataFrame 里满足条件的值：
In [40]: df[df > 0]
Out[40]:
A B C D
2013-01-01 0.469112 NaN NaN NaN
2013-01-02 1.212112 NaN 0.119209 NaN
2013-01-03 NaN NaN NaN 1.071804
2013-01-04 0.721555 NaN NaN 0.271860
2013-01-05 NaN 0.567020 0.276232 NaN
2013-01-06 NaN 0.113648 NaN 0.524988
用 isin() 筛选：
In [41]: df2 = df.copy()
In [42]: df2['E'] = ['one', 'one', 'two', 'three', 'four', 'three']
In [43]: df2
Out[43]:
A B C D E
2013-01-01 0.469112 -0.282863 -1.509059 -1.135632 one
2013-01-02 1.212112 -0.173215 0.119209 -1.044236 one
2013-01-03 -0.861849 -2.104569 -0.494929 1.071804 two
2013-01-04 0.721555 -0.706771 -1.039575 0.271860 three
2013-01-05 -0.424972 0.567020 0.276232 -1.087401 four
2013-01-06 -0.673690 0.113648 -1.478427 0.524988 three
In [44]: df2[df2['E'].isin(['two', 'four'])]
Out[44]:
A B C D E
2013-01-03 -0.861849 -2.104569 -0.494929 1.071804 two
2013-01-05 -0.424972 0.567020 0.276232 -1.087401 four