数据分析与AI(三)cv2库简单入门/numpy关于矩阵变换,排序操作/pandas介绍/DataFrame介绍

cv2

cv库安装 pip install opencv-python

cv2.imread() 现在不能用, cv2官方指定使用matplotlib.pyplot.imread()

换脸实验

import numpy as np
# computer vision 计算视觉
import cv2
import matplotlib.pyplot as plt
# 1.导入图片
sanpang = cv2.imread('jinzhengen.png')
# plt=rgb cv2= bgr  要转换CV2打开图片的第三维色块顺序
plt.imshow(sanpang[:,:,::-1])

2. 导入一个要替换的脸

# 2. 导入一个要替换的脸
dog = cv2.imread('dog.jpg')
plt.imshow(dog[:,:,::-1])

# 3. 识别到人脸的区域, 需要算法
# 算法已经提供好了
face_det = cv2.CascadeClassifier('../data/haarcascade_frontalface_default.xml')
#4. 我们需要用算法去找三半的脸
face_zone = face_det.detectMultiScale(sanpang)
face_zone
# 结果:
array([[182,  62,  61,  61]], dtype=int32)
------------------------------------------------
#5. 裁切狗脸
dog_face = dog[40:180,70:240]
dog_face.shape
# 结果:(140, 170, 3)

# 压缩狗脸
dog_face2 = cv2.resize(dog_face,(61,61))[:,:,::-1]
for x,y,w,h in face_zone:
    sanpang[y:y+h, x:x+w] = dog_face2
plt.imshow(sanpang)
# 结果:

4.7数组循环

tile 与 repeat

import numpy as np
nd = np.arange(1,5).reshape([2,2])
nd
# 结果是:
array([[1, 2],
       [3, 4]])
------------------------
# tile循环, 依赖的是行, 把每行中的数据循环N次
np.tile(nd, 3)
# 结果是:
array([[1, 2, 1, 2, 1, 2],
       [3, 4, 3, 4, 3, 4]])
------------------------
#repeat循环会先降维, 在进行循环
np.repeat(nd, 3)
# 结果是:
array([1, 1, 1, 2, 2, 2, 3, 3, 3, 4, 4, 4])

五、ndarray的矩阵操作

1. 基本矩阵操作

1) 算术运算符：

• 加减乘除

nd1 = np.random.randint(0,10,size=(5,4))
nd1
# 结果是:
array([[6, 8, 3, 4],
       [4, 5, 8, 4],
       [7, 5, 7, 9],
       [8, 9, 7, 9],
       [1, 1, 7, 8]])
------------------------
# 矩阵 + 单个数值 等于 每个基本元素都加上该值 
nd1 +3
# 结果是:
array([[ 9, 11,  6,  7],
       [ 7,  8, 11,  7],
       [10,  8, 10, 12],
       [11, 12, 10, 12],
       [ 4,  4, 10, 11]])

np.add() 求和

不对原来的数组产生影响

# 在jupyter 中 如果某个函数对原数组产生影响的话, 不会再下面进行OUT输出
np.add(nd1, 10)
# 结果是:
array([[16, 18, 13, 14],
       [14, 15, 18, 14],
       [17, 15, 17, 19],
       [18, 19, 17, 19],
       [11, 11, 17, 18]])

乘积 np.multiply() 乘积

不对原来的结果产生影响

np.multiply(nd1, 10)
# 结果是:
array([[60, 80, 30, 40],
       [40, 50, 80, 40],
       [70, 50, 70, 90],
       [80, 90, 70, 90],
       [10, 10, 70, 80]])

矩阵的乘积 np.dot()

# 5行4列的可以和4行5列的进行乘积
nd2 = np.random.randint(0,10,size=(4,5))
nd2
# 结果是:
array([[4, 7, 3, 8, 6],
       [5, 3, 9, 8, 9],
       [6, 2, 4, 7, 7],
       [4, 3, 5, 9, 5]])
--------------------------------------
np.dot(nd1, nd2)
# 结果是:
array([[ 98,  84, 122, 169, 149],
       [105,  71, 109, 164, 145],
       [131, 105, 139, 226, 181],
       [155, 124, 178, 266, 223],
       [ 83,  48,  80, 137, 104]])

三维乘以一维

nd3 = np.random.randint(0,10,size=(5,4,3))
# 一维的size的值必须为第三维的值
nd4 = np.random.randint(0,10,size=(3))
# 发现乘积的结果降维了
np.dot(nd3,nd4)
# 结果是:
array([[23, 47, 23, 27],
       [23, 28, 37, 32],
       [36, 41, 17, 17],
       [38, 32, 15, 27],
       [21, 29, 47, 25]])

三维乘以二维

nd4= np.random.randint(0,10,size=(3,1))
nd4
# 结果是:
array([[7],
       [8],
       [9]])
----------------------------
# 没有降维
np.dot(nd3, nd4)
# 结果是:
array([[[ 98],
        [194],
        [ 76],
        [ 77]],

       [[ 92],
        [135],
        [129],
        [ 92]],

       [[158],
        [175],
        [ 82],
        [ 85]],

       [[146],
        [100],
        [ 50],
        [115]],

       [[ 99],
        [130],
        [194],
        [124]]])

2. 广播机制

【重要】ndarray广播机制的两条规则

规则一：为缺失的维度补1
规则二：假定缺失元素用已有值填充
例1： m = np.ones((2, 3)) a = np.arange(3) 求M+a

nd1= np.ones((2,3))
nd1
# 结果是:
array([[1., 1., 1.],
       [1., 1., 1.]])
------------------------
nd2 = np.arange(3)
nd2
# 结果是:
array([0, 1, 2])  
------------------------
nd1 + nd2
# 结果是:
array([[1., 2., 3.],
       [1., 2., 3.]])    
-------------------------
np.add(nd1, nd2)
# 结果是:
array([[1., 2., 3.],
       [1., 2., 3.]])

六、ndarray的排序

小测验： 使用以上所学numpy的知识，对一个ndarray对象进行选择排序。

代码越短越好

nd = np.random.randint(0,150,size=(10))
nd
# 结果是:
array([117,  97, 128,  87, 145,  58,  70,  36,  44,  36])
-------------------------------------
# 方法1: 冒泡排序
for i in range(nd.size):
    for j in range(nd.size - 1):
        # 第一轮会将第一个和后面所有个进行对比, 找出最小值, 然后交换位置, 后面每一轮都会进行相同的排序
        if nd[i] > nd[j]:
            nd[i], nd[j] = nd[j], nd[i]
nd
# 结果是:
array([ 36,  36,  44,  58,  70,  87,  97, 117, 128, 145])
-------------------------------------
# 方法2: 利用argmin进行排序
# 用一层循环
# argmin, 把他封装成一个方法
def sort_nd(nd):
    for i in range(nd.size):
        # 不加上i索引会乱, i用来合成nd数组的真实索引位置
        min_index = nd[i:].argmin() + i
        nd[i], nd[min_index] = nd[min_index], nd[i]

sort_nd(nd1)
nd1
# 结果是:
array([  7,  19,  29,  52,  89, 131, 134, 136, 138, 138])

1. 快速排序

np.sort()与ndarray.sort()都可以，但有区别：

• np.sort()不改变输入
• ndarray.sort()本地处理，不占用空间，但改变输入

nd2=np.random.randint(0,10,size=10)
nd2
# 结果:
array([3, 3, 6, 5, 8, 2, 1, 0, 4, 2])
------------------------------
# 或者 np.sort(nd2)
nd2.sort()
# 这种排序方式对原数组产生影响了
nd2
# 结果:
array([0, 1, 2, 2, 3, 3, 4, 5, 6, 8])

2. 部分排序

np.partition(a,k)

有的时候我们不是对全部数据感兴趣，我们可能只对最小或最大的一部分感兴趣。

• 当k为正时，我们想要得到最小的k个数
• 当k为负时，我们想要得到最大的k个数

nd3 = np.random.randint(0,10000,size=100)
nd3
# 结果:
array([1010, 3231, 6707, 2998, 2409, 3856, 7664, 6220, 7507, 9490, 1523,
       4322, 9689, 1516, 8249, 7102, 9808, 6689, 8966, 2180, 8419, 4360,
       2251, 6770, 7583,  518, 3052, 4912, 4328, 3270, 9965, 2714, 1528,
       8084, 5791, 9371, 3548, 6305, 9805, 1509, 4956, 4210, 3148, 9618,
       4906, 3999, 2057, 4000, 6475, 4105, 9938, 3588, 4628, 5167, 3384,
       4410, 4659, 9976, 4147, 4914, 2120, 4655, 3470,  634,  295, 6656,
       5256, 9772, 5920, 4559, 7300, 9351, 4085, 1215, 2556,   26, 8253,
       4993, 9657, 6586, 8069, 9058, 1513, 2880, 8261, 6585,  905, 7381,
       5758, 4941, 8055, 5485, 9447, 1548, 8496, 8585, 5649, 4934, 1774,
       9765])
 ------------------------------------
 np.partition(nd3, -5)[-5:] #(求最大的5个数)
 # 结果是:
array([9805, 9808, 9965, 9976, 9938])
-------------------------------
np.sort(np.partition(nd3, 5)[:5]) #(求最小的5个数)
# 结果是:
array([ 26, 295, 518, 634, 905])

pandas

# 数据分析有三剑客，三个模块

import numpy as np

import pandas as pd
from pandas import Series,DataFrame

# 前两个属于数据分析，展示数据，画图，一图顶千言
import matplotlib.pyplot as plt
# 如果大家用的自己的ubuntu或者用的windows系统尽心数据分心，使用plt.imshow(显示图片，图片没有出来)
# 添加魔法指令
%matplotlib inline #将这个模块加载到当前代码中

1、Series(主要用来创建一维数组)

Series是一种类似与一维数组的对象，由下面两个部分组成：
- values：一组数据（ndarray类型）
- index：相关的数据索引标签

1）Series的创建

两种创建方式：

(1) 由列表或numpy数组创建

默认索引为0到N-1的整数型索引

nd = np.random.randint(0,15,size=10)
nd
# 结果:
array([ 6, 10,  3,  1, 10,  8,  0,  6, 13, 12])
-------------------------------
s = Series(nd)
s
# 结果:
0     6
1    10
2     3
3     1
4    10
5     8
6     0
7     6
8    13
9    12
dtype: int32
----------------------------------
# string 类型在Series中也会显示成object
l = list('qwertyuiop')
s = Series(l)
s
# 结果:
0    q
1    w
2    e
3    r
4    t
5    y
6    u
7    i
8    o
9    p
dtype: object

通过设置index参数指定索引

#mysql中有两种索引, 语言中一般也有两种索引, 比如dict 枚举(数字) 关联索引('字符串')
# 列表不能做索引,元组可以做索引 对象可以做索引(一般不这样做)
l = [1,2,3,4,5,]
s = Series(l, index=list('abcde'))
s
# 结果:
a    1
b    2
c    3
d    4
e    5
dtype: int64

name参数

# name比较类似于表名
# Series用于创建一维数据
s1 = Series(np.random.randint(0,150,size=8),index=list('abcdefgh'),name='python')
s2 = Series(np.random.randint(0,150,size=8),index=list('abcdefgh'),name='数学')
s3 = Series(np.random.randint(0,150,size=8),index=list('abcdefgh'),name='语文')
display(s1,s2,s3)
# 结果:
a     43
b    118
c      5
d    110
e     48
f     71
g     42
h    107
Name: python, dtype: int32
a     12
b     70
c    126
d    123
e     94
f     74
g     38
h    127
Name: 数学, dtype: int32
a     70
b     55
c    134
d     94
e    147
f     48
g    149
h     20
Name: 语文, dtype: int32

特别地，由ndarray创建的是引用，而不是副本。对Series元素的改变也会改变原来的ndarray对象中的元素。（列表没有这种情况）

# copy属性
# Series是引用ndarray或list的
nd = np.ones((10))
# 默认是不创建副本
s = Series(nd, copy=True)
s
# 结果:
0    1.0
1    1.0
2    1.0
3    1.0
4    1.0
5    1.0
6    1.0
7    1.0
8    1.0
9    1.0
dtype: float64
------------------------------
s[0] = -1
nd
# 结果:
array([1., 1., 1., 1., 1., 1., 1., 1., 1., 1.])

(2) 由字典创建

# 字典的方式在实际的应用中比较适合Series
# 我们在教学中, 为了方便会使用ndarray
s = Series({'a':1,'b':2,'c':3})
s
# 结果:
a    1
b    2
c    3
dtype: int64

============================================

练习1：

使用多种方法创建以下Series，命名为s1：
语文 150
数学 150
英语 150
理综 300

============================================

# 或者 s1 = Series(['150','150','150','300'], index=['语文','数学','英语','理综'], name='s1')
s1 = Series({'语文':150,'数学':150,'英语':150,'理综':300}, name='s1')
s1
# 结果是:
语文    150
数学    150
英语    150
理综    300
Name: s1, dtype: object

2）Series的索引和切片

可以使用中括号取单个索引（此时返回的是元素类型），或者中括号里一个列表取多个索引（此时返回的仍然是一个Series类型）。分为显示索引和隐式索引：

============================================

练习2：

使用多种方法对练习1创建的Series s1进行索引和切片：

索引：
数学 150

切片：
语文 150
数学 150
英语 150

============================================

(1) 显式索引：

- 使用index中的元素作为索引值
- 使用.loc[]（推荐）

可以理解为pandas是ndarray的升级版,但是Series也可是dict的升级版

注意，此时是闭区间

s1
# 结果:
a     43
b    118
c      5
d    110
e     48
f     71
g     42
h    107
Name: python, dtype: int32
-----------------------------
 # 如果Series想同时获得两个及以上的值, 那么索引必须是一个list
s1[['a','b']]
# 结果:
# a     43
# b    118
Name: python, dtype: int32
------------------------------
s1.loc[['a','b']]
# 结果:
# a     43
# b    118
Name: python, dtype: int32

(2) 隐式索引：

- 使用整数作为索引值
- 使用.iloc[]（推荐）

注意，此时是半开区间

s2
# 结果:
a     12
b     70
c    126
d    123
e     94
f     74
g     38
h    127
Name: 数学, dtype: int32
---------------------------
s2[0]
# 结果: 86
s2.iloc[[0,1,2]]
# 结果:
# a     12
# b     70
# c    126
# Name: 数学, dtype: int32

切片

s2.iloc[0:1]  # 或者s2[0:1]   或者s2['a':]
# 结果:
# a    12
# Name: 数学, dtype: int32

显式切片

# 显示索引是闭区间
# 显示索引, 即使超出了范围也不会报错, 会显示到最大的索引
s2['a':'z']
# 结果
# a     12
# b     70
# c    126
# d    123
# e     94
# f     74
# g     38
# h    127
# Name: 数学, dtype: int32

隐式切片

# 隐式索引是左闭右开
s2[1:3]
# 结果:
b     70
c    126
Name: 数学, dtype: int32
------------------------------------
l = [1,2,3,4,5]
s= Series(l, index=list('你我他她它'))
s
# 结果:
你    1
我    2
他    3
她    4
它    5
dtype: int64
----------------------------------
# 实际上, 这种无规律的关联索引是依赖枚举索引的
s['你':'他']
# 结果:
你    1
我    2
他    3
dtype: int64

3）Series的基本概念

可以把Series看成一个定长的有序字典

可以通过shape，size，index,values等得到series的属性

s1
# 结果:
a     43
b    118
c      5
d    110
e     48
f     71
g     42
h    107
Name: python, dtype: int32
---------------------------------
# Series的索引是一个特殊值, 不属于其他类型
# Series的值是一个ndarray的类型
display(s1.shape, s1.size, s1.index, s1.values, s1.ndim)
# 结果是:
(8,)
8
Index(['a', 'b', 'c', 'd', 'e', 'f', 'g', 'h'], dtype='object')
array([ 43, 118,   5, 110,  48,  71,  42, 107])
1
------------------------------------
s1.index= list('abcdefgh')
s1
# 结果:
a     43
b    118
c      5
d    110
e     48
f     71
g     42
h    107
Name: python, dtype: int32
-----------------------------------------
# 在Series中最好使用dtypes, 不使用dtype(dtype可以用, 但是不规范)
s1.dtypes
# 结果:
dtype('int32')

可以通过head(),tail()快速查看Series对象的样式

共同都有一个参数n，默认值为5

s1.head(n=3)
# 结果:
a     43
b    118
c      5
Name: python, dtype: int32
-----------------------------------
s1.tail()
# 结果:
d    110
e     48
f     71
g     42
h    107
Name: python, dtype: int32

使用pandas读取CSV文件

# 读取文件, 使用的是pandas, 不是使用数据类型
h = pd.read_csv('../data/500_Cities__Local_Data_for_Better_Health.csv')
display(h.shape, type(h))
# 结果:
(810103, 24)
pandas.core.frame.DataFrame
--------------------------------
h.head(5)
# 结果:

当索引没有对应的值时，可能出现缺失数据显示NaN（not a number）的情况

s6 = Series({'a':1,'b':2,'c':np.e,'d':None,'e':np.NAN})
s6

# mysql中执行速度快慢 -> int -> float > object(string) -> Null
# mysql中Null的运行效率最低, 我们在开发中,对于一些不重要的字段可以给一个default 0, 用户可以不用输入一些值
# 在统计, 分组, (where/having) 查询的时候效率非常低
# select name,age from user where id =1
# select name,age from user having id=  1 因为having的条件id=1 不在结果集中, 所以这个查询语句是错误的
# null NaN

# NaN在数据计算的时候效率也非常低下, 但是NaN不可避免, 因为数据在导入的时候可能会加载不完全
# 但是NaN不影响计算

# 结果:

s6 = Series({'a':1,'b':2,'c':np.e,'d':None,'e':np.NAN})
s6

# mysql中执行速度快慢 -> int -> float > object(string) -> Null
# mysql中Null的运行效率最低, 我们在开发中,对于一些不重要的字段可以给一个default 0, 用户可以不用输入一些值
# 在统计, 分组, (where/having) 查询的时候效率非常低
# select name,age from user where id =1
# select name,age from user having id=  1 因为having的条件id=1 不在结果集中, 所以这个查询语句是错误的
# null NaN

# NaN在数据计算的时候效率也非常低下, 但是NaN不可避免, 因为数据在导入的时候可能会加载不完全
# 但是NaN不影响计算
s6 = Series({'a':1,'b':2,'c':np.e,'d':None,'e':np.NAN})
s6
​
# mysql中执行速度快慢 -> int -> float > object(string) -> Null
# mysql中Null的运行效率最低, 我们在开发中,对于一些不重要的字段可以给一个default 0, 用户可以不用输入一些值
# 在统计, 分组, (where/having) 查询的时候效率非常低
# select name,age from user where id =1
# select name,age from user having id=  1 因为having的条件id=1 不在结果集中, 所以这个查询语句是错误的
# null NaN
​
# NaN在数据计算的时候效率也非常低下, 但是NaN不可避免, 因为数据在导入的时候可能会加载不完全
# 但是NaN不影响计算
a    1.000000
b    2.000000
c    2.718282
d         NaN
e         NaN
dtype: float64

可以使用pd.isnull()，pd.notnull()，或自带isnull(),notnull()函数检测缺失数据

cond = pd.isnull(s6)
cond
# 结果:
a    False
b    False
c    False
d     True
e     True
dtype: bool
------------------------
s6[cond]
# 结果:
d   NaN
e   NaN
dtype: float64
--------------------------
cond = pd.notnull(s6)
cond
# 结果:
a     True
b     True
c     True
d    False
e    False
dtype: bool
-----------------------------
s6[cond]
# 结果:
a    1.000000
b    2.000000
c    2.718282
dtype: float64

4）Series的运算

(1) 适用于numpy的数组运算也适用于Series

s2
# 结果:
a     12
b     70
c    126
d    123
e     94
f     74
g     38
h    127
Name: 数学, dtype: int32
# ----------------------------
c = s2 < 74
s2[c]
# 结果:
a    12
b    70
g    38
Name: 数学, dtype: int32

(2) Series之间的运算

• 在运算中自动对齐不同索引的数据
• 如果索引不对应，则补NaN
• 注意：要想保留所有的index，则需要使用.add()函数

s1 = Series(np.random.randint(0,100,size=8), index=list('qwertyui'))
s1
# 结果:
q    21
w     9
e    38
r    90
t    49
y    40
u    91
i    73
dtype: int32
# ------------------------------
s2 = Series(np.random.randint(0,100,size=8), index=list('ertyuiop'))
s2
# 结果:
e    86
r    24
t    60
y    13
u    47
i    66
o    15
p    59
dtype: int32
# --------------------------------
#'qwertyui'  'ertyuiop'
# 没有对应索引的相加都问NaN
s1 + s2
# 结果:
e    124.0
i    139.0
o      NaN
p      NaN
q      NaN
r    114.0
t    109.0
u    138.0
w      NaN
y     53.0
dtype: float64

Series.add()

# 没有对应索引的值, 直接加上填充值(fill_value)0 
s1.add(s2, fill_value=0)
# 结果:
e    124.0
i    139.0
o     15.0
p     59.0
q     21.0
r    114.0
t    109.0
u    138.0
w      9.0
y     53.0
dtype: float64

2、DataFrame

DataFrame是一个【表格型】的数据结构，可以看做是【由Series组成的字典】（共用同一个索引）。DataFrame由按一定顺序排列的多列数据组成。设计初衷是将Series的使用场景从一维拓展到多维。DataFrame既有行索引，也有列索引。
- 行索引：index
- 列索引：columns
- 值：values（numpy的二维数组）

我们的训练集(一些二维的数据)都是二维的, 那么Series满足不了这个条件, xy轴上的一点(0,0)

# DataFrame就是excel表格
# 等于mysql中的table
# Series是一列
# DataFrame是多列
# DataFrame公用同一索引

1）DataFrame的创建

最常用的方法是传递一个字典来创建。DataFrame以字典的键作为每一【列】的名称，以字典的值（一个数组）作为每一列。

此外，DataFrame会自动加上每一行的索引（和Series一样）。

同Series一样，若传入的列与字典的键不匹配，则相应的值为NaN。

# 这是一种比较现实的数据格式
df = DataFrame({'数学':['100','90','80','70','60'],
          '语文':['101','91','81','71','61'],
          'python':['102','92','82','72','62']
          },
          index=list('abcde'),
          columns=['数学','语文','python'])
# 或者:df1= DataFrame(np.random.randint(0,150,size=(5,3)), index=list('abcde'), columns=['数学','语文','python'])
df
# 结果:

创建示范，给index(列)多增加一个, 注意这种方式不能给columns(行)增加元素

df = DataFrame({'数学':['100','90','80','70','60'],
          '语文':['101','91','81','71','61'],
          'python':['102','92','82','72','62']
          },
          index=list(['雷军','罗胖子','JackMa','华腾','强东']),
          columns=['数学','语文','python','Java'])
df
# 结果:

DataFrame属性：values、columns、index、shape、ndim、dtypes

# dataframe 是不可以使用dtype这个属性的, 只能使用dtypes
display(df.values, df.index, df.columns, df.shape,df.ndim, df.dtypes)
# 结果:
array([['100', '101', '102', nan],
       ['90', '91', '92', nan],
       ['80', '81', '82', nan],
       ['70', '71', '72', nan],
       ['60', '61', '62', nan]], dtype=object)


Index(['数学', '语文', 'python', 'Java'], dtype='object')

(5, 4)

2

数学        object
语文        object
python    object
Java      object
dtype: object

============================================

练习4：

根据以下考试成绩表，创建一个DataFrame，命名为df：

    张三  李四
语文 150  0
数学 150  0
英语 150  0
理综 300  0

============================================

n = np.zeros((1,4), dtype=int)[0]
list(n)
# 结果:
[0, 0, 0, 0]
---------------------------
df = DataFrame({'张三':[150,150,150,300],'李四':list(n)}
                  ,
                columns=['张三', '李四'], index=['语文','数学','英语','理综'])
df
# 结果:

2）DataFrame的索引

(1) 对列进行索引

- 通过类似字典的方式
- 通过属性的方式

可以将DataFrame的列获取为一个Series。返回的Series拥有原DataFrame相同的索引，且name属性也已经设置好了，就是相应的列名。

df['python'] #Series
# 结果:
雷军        102
罗胖子        92
JackMa     82
华腾         72
强东         62
Name: python, dtype: object
------------------------------
# 查询两个课程的成绩
df[['python','语文']]
# 结果:

# 这种查找方法只能先找列, 再找行
df.python
# 结果:
雷军        102
罗胖子        92
JackMa     82
华腾         72
强东         62
Name: python, dtype: object

(2) 对行进行索引

- 使用.loc[]加index来进行行索引
- 使用.iloc[]加整数来进行行索引

同样返回一个Series，index为原来的columns。

df.loc['华腾']  #Series
# 结果:
数学         70
语文         71
python     72
Java      NaN
Name: 华腾, dtype: object
---------------------------------
# 多个值是DataFrame类型, 单个值是Series类型
df.loc[['雷军','JackMa'],['python','数学']]
# 结果:

iloc用隐式索引进行检索

df.iloc[0,1]
# 结果: '101'
------------------
df.iloc[0:,2:]
# 结果:

(3) 对元素索引的方法

- 使用列索引
- 使用行索引(iloc[3,1]相当于两个参数;iloc[[3,3]] 里面的[3,3]看做一个参数)
- 使用values属性（二维numpy数组）

# 这种方式会用的比较多, 结构比较清晰, 看个人喜好 
df.iloc[0][1]
# 结果:
数学        100
语文        101
python    102
Java      NaN
Name: 雷军, dtype: object

【注意】

直接用中括号时：
- 索引表示的是列索引
- 切片表示的是行切片

3）DataFrame的运算

（1） DataFrame之间的运算

同Series一样：

• 在运算中自动对齐不同索引的数据
• 如果索引不对应，则补NaN

df5 = DataFrame(np.random.randint(0,150,size=(5,4)),index=list('abcde'),columns=['数学','语文','python','Java'])
df6 = DataFrame(np.random.randint(0,150,size=(5,4)),index=list('abcde'),columns=['数学','语文','python','Java'])
display(df5,df6)
# 结果:
0    1
1    2
2    3
3    4
4    5
dtype: object

df6.add(df5,fill_value=0)
# 结果:

下面是Python 操作符与pandas操作函数的对应表：

Python Operator	Pandas Method(s)
+	add()
-	sub(), subtract()
*	mul(), multiply()
/	truediv(), div(), divide()
//	floordiv()
%	mod()
**	pow()

（2） Series与DataFrame之间的运算

【重要】

• 使用Python操作符：以行为单位操作（参数必须是行），对所有行都有效。（类似于numpy中二维数组与一维数组的运算，但可能出现NaN）

• 使用pandas操作函数：

  axis=0：以列为单位操作（参数必须是列），对所有列都有效。
  axis=1：以行为单位操作（参数必须是行），对所有行都有效。
  

列方向

df5
# 结果:

s = Series([1,2,3,4,5])
s
# 结果:
0    1
1    2
2    3
3    4
4    5
dtype: int64
# -------------------------------------
df5.add(s,axis=1)
# 结果:

行方向

df5.add(s, axis=0)
# 结果: