Pandas 高级应用 数据分析

深入pandas 数据处理

三个阶段

• 数据准备
• 数据转化
• 数据聚合

数据准备

• 加载
• 组装
• 合并 - pandas.merge()
• 拼接 - pandas.concat()
• 组合 - pandas.DataFrame.combine_first()
• 变形
• 删除

合并

example1:

import numpy as np
import pandas as pd
frame1 = pd.DataFrame({'id':['ball','pencil','pen','mug','ashtray'],'price':[12.33,11.44,33.21,13.23,33.62]})
frame2 = pd.DataFrame({'id':['pencil','ball','pencil','pen'],'color':['white','red','red','black']})
pd.merge(frame1,frame2)

有必要定义合并操作的标准 用 on 来指定

example2:

frame2.columns=['brand2','id2']

pd.merge(frame1,frame2,on='brand') # 需要重新明明

pd.merge(frame1,frame2,right_on='brand', left_on='sid')

拼接

concatenation

numpy 的 concatenate()函数就是做这种拼接操作

array1=np.arange(9).reshape((3,3))
array2=np.arange(9).reshape((3,3))+6
np=concatenate([array1,array2],axis=1)# axis=1 从行拼接 axis=0 从列拼接

pandas的concat()函数可以做拼接操作

ser1=pd.concat([ser1,ser2])
# axis=1 从行拼接 axis=0 从列拼接
# join='inner' or 'outer'

组合

Series对象： combine_first()

组合的同时还可以对齐数据

ser1=pd.Series(np.random.rand(5),index=[1,2,3,4,5])
ser2=pd.Series(np.random.rand(4),index=[2,4,5,6])
ser1.combine_first(ser2)

轴向旋转

意思是 需要按照行重新调整列或者反过来

两个操作：

• stacking 入栈， 把列转化为行
• unstacking 出站， 把行转化为列

frame1=pd.DataFrame(np.arange(9).reshape(3,3),index=['w','b','r'], columns=['ball','pen','pencil'])
frame1.stack() # 得到一个Series对象
ser.unstack() # 得到一个DataFrame对象

# 长格式向宽格式转化： DateFrame.pivot
wideframe=longframe.pivot('color','item')

删除

• 删除一列

del frame['ball']

• 删除多余的行

frame.drop('white')

## 数据转化

删除重复数据

DataFrame 中duplicated()函数可以用来检测重复的行，返回bool型Series对象

dframe.duplicated()
# 得到过滤结果
dframe[dframe.duplicated()]
# 讲重复的行删除
dframe.drop_duplicates<>

映射

dict 映射关系比较好

replace() 替换元素
map() 新建一列
rename() 替换索引

### 替换
newcolor={'rosso':'red','verde':'green'}
frame.replace(newcolors)

ser.replace(np.nan, 0)

### 添加元素
price={'ball':5.56,'mug':4.3}
frame['price']=frame['item'].map(price)

### 重命名轴索引
reindex={o:'first',2:'second'}
frame.replace(reindex)
frame.replace(index={1:'first'}, columns={'item':'object'})
# inplace 参数： 是否改变调用函数对象本身

离散化

result=[12,34,67,55,28,90.99,12,3,56,74,44,87,23,49,89,87]
bins=[0,25,50,75,100]
# 对result用cut函数
cat=pd.cut(result,bins)
cat >>> type(cat)
<class 'pandas.core.categorical.Categorical'>
# 返回的是类别对象
cat.levels
cat.labels
# 类别中计数
pd.value_counts(cat)
# cut 函数中的labels标签 labels=['a','b','c']

异常值的检测和过滤

randframe=pd.DataFrame(np.random.randn(1000,3))

descibe()函数查看每一列的描述性统计量

假设讲比标准差大三倍的元素是为异常值，用std()函数可以求出每一列的标准差

randframe.std()

对DataFrame对象进行过滤

randframe[(np.abs(randframe)>(3*randframe.std())).any(1)]

排序

nframe=pd.DataFrame(np.arange(25).reshape(5,5))
# permutation(5)创建一个随机顺序整数
new_order=np.random.permutation(5) # 0-4
nframe.take(new_order)

随机取样

np.random.randint()函数
sample=np.random.randint(0,len(nframe),size=3)

字符串处理

内置字符串处理方法

split() 函数 切割

test='12312,bob'
test.split(',')
# ['12312', 'bob']

strip()函数 去空白

tokens=[s.strip() for s in test.split(',')]

join() 拼接

>>> strings=['1','2','3','45','5']
','.join(strings)

in index() find() 查找操作

test.index('bottom')
test.find('bottom')
'bottom' in test

count() 出现次数

test.count('bottom')

replace()

test.replace('A','a')

正则表达式

import re

几个类别:

• 模式匹配
• 替换
• 切分

re.split()

text="This is        an \t odd \n text!"
re.split('\s+',text)

# 内部过程
regex=re.compile('\s+')
regex.split(text)

re.findall()

# 以A开头不区分大小写
text='A! This is my address: 16 Boltom Avenue, Boston'
re.findall('[A,a]\w+',text)

数据聚合

GroupBy

SPLIT-APPLY-COMBINE 三个阶段

• 分组
• 用函数处理
• 合并

# 实际上只使用了GroupBy函数
 frame=pd.DataFrame({'color':['white','red','green','red','green'],'obj':['pen','pencil','pencil','ashtray','pen'],'price1':[5.56,4.20,1.3,0.56,2.75],'price2':[4.75,4.12,1.60,0.75,3.15]})

  >>> frame
   color      obj  price1  price2
0  white      pen    5.56    4.75
1    red   pencil    4.20    4.12
2  green   pencil    1.30    1.60
3    red  ashtray    0.56    0.75
4  green      pen    2.75    3.15


# 想要根据color组，计算price1的均值
group=frame['price1'].groupby(frame['color'])
# 得到一个group对象
group.groups # 查看分组情况
group.mean() # 查看均值
group.sum() # 查看分组总和

等级分组

ggroup=frame['price1'].groupby([frame['color'],frame['obj']])

frame[['price1','price2']].groupby(frame['color']).mean()

组迭代

for name, group in frame.groupby('color'):
    print(name)
    print(group)

分组函数

group=frame.groupby('color')
group['price1'].quantile(0.6) # 直接计算分位数

# 自定义聚合函数
def range(series):
    return series.max()-series.min()
group['price1'].agg(range)

group.agg(range)