pandas教程

人气:223 ℃/2022-11-26 10:53:18

pandas怎么使用呢?不知道的小伙伴来看看小编今天的pandas教程分享吧!

1、pandas简介:

pandas是python+data+analysis的组合缩写,是python中基于numpy和matplotlib的第三方数据分析库,与后两者共同构成了python数据分析的基础工具包,享有数分三剑客之名。

2、pandas数据结构:

pandas核心数据结构有两种,即一维的series和二维的dataframe,二者可以分别看做是在numpy一维数组和二维数组的基础上增加了相应的标签信息。正因如此,可以从两个角度理解series和dataframe:

series和dataframe分别是一维和二维数组,因为是数组,所以numpy中关于数组的用法基本可以直接应用到这两个数据结构,包括数据创建、切片访问、通函数、广播机制等

series是带标签的一维数组,所以还可以看做是类字典结构:标签是key,取值是value;而dataframe则可以看做是嵌套字典结构,其中列名是key,每一列的series是value。所以从这个角度讲,pandas数据创建的一种灵活方式就是通过字典或者嵌套字典,同时也自然衍生出了适用于series和dataframe的类似字典访问的接口,即通过loc索引访问。

3、 数据读写:

pandas支持大部分的主流文件格式进行数据读写,常用格式及接口为:

文本文件,主要包括csv和txt两种等,相应接口为read_csv()和to_csv(),分别用于读写数据

Excel文件,包括xls和xlsx两种格式均得到支持,底层是调用了xlwt和xlrd进行excel文件操作,相应接口为read_excel()和to_excel()

SQL文件,支持大部分主流关系型数据库,例如MySQL,需要相应的数据库模块支持,相应接口为read_sql()和to_sql()

此外,pandas还支持html、json等文件格式的读写操作。

4、数据访问:

series和dataframe兼具numpy数组和字典的结构特性,所以数据访问都是从这两方面入手。同时,也支持bool索引进行数据访问和筛选。

[ ],这是一个非常便捷的访问方式,不过需区分series和dataframe两种数据结构理解:

series:既可以用标签也可以用数字索引访问单个元素,还可以用相应的切片访问多个值,因为只有一维信息,自然毫无悬念

dataframe:无法访问单个元素,只能返回一列、多列或多行:单值或多值(多个列名组成的列表)访问时按列进行查询,单值访问不存在列名歧义时还可直接用属性符号" . "访问。切片形式访问时按行进行查询,又区分数字切片和标签切片两种情况:当输入数字索引切片时,类似于普通列表切片;当输入标签切片时,执行范围查询(即无需切片首末值存在于标签列中),包含两端标签结果,无匹配行时返回为空,但要求标签切片类型与索引类型一致。例如,当标签列类型(可通过df.index.dtype查看)为时间类型时,若使用无法隐式转换为时间的字符串作为索引切片,则引发报错。

5、数据处理:

pandas最为强大的功能当然是数据处理和分析,可独立完成数据分析前的绝大部分数据预处理需求。简单归纳来看,主要可分为以下几个方面:

数据清洗

数据处理中的清洗工作主要包括对空值、重复值和异常值的处理:

空值

判断空值,isna或isnull,二者等价,用于判断一个series或dataframe各元素值是否为空的bool结果。需注意对空值的界定:即None或numpy.nan才算空值,而空字符串、空列表等则不属于空值;类似地,notna和notnull则用于判断是否非空

填充空值,fillna,按一定策略对空值进行填充,如常数填充、向前/向后填充等,也可通过inplace参数确定是否本地更改

删除空值,dropna,删除存在空值的整行或整列,可通过axis设置,也包括inplace参数

重复值

检测重复值,duplicated,检测各行是否重复,返回一个行索引的bool结果,可通过keep参数设置保留第一行/最后一行/无保留,例如keep=first意味着在存在重复的多行时,首行被认为是合法的而可以保留

删除重复值,drop_duplicates,按行检测并删除重复的记录,也可通过keep参数设置保留项。由于该方法默认是按行进行检测,如果存在某个需要需要按列删除,则可以先转置再执行该方法

异常值,判断异常值的标准依赖具体分析数据,所以这里仅给出两种处理异常值的可选方法

删除,drop,接受参数在特定轴线执行删除一条或多条记录,可通过axis参数设置是按行删除还是按列删除

替换,replace,非常强大的功能,对series或dataframe中每个元素执行按条件替换操作,还可开启正则表达式功能

数值计算

由于pandas是在numpy的基础上实现的,所以numpy的常用数值计算操作在pandas中也适用:

通函数ufunc,即可以像操作标量一样对series或dataframe中的所有元素执行同一操作,这与numpy的特性是一致的,例如前文提到的replace函数,本质上可算作是通函数。如下实现对数据表中逐元素求平方

广播机制,即当维度或形状不匹配时,会按一定条件广播后计算。由于pandas是带标签的数组,所以在广播过程中会自动按标签匹配进行广播,而非类似numpy那种纯粹按顺序进行广播。例如,如下示例中执行一个dataframe和series相乘,虽然二者维度不等、大小不等、标签顺序也不一致,但仍能按标签匹配得到预期结果

字符串向量化,即对于数据类型为字符串格式的一列执行向量化的字符串操作,本质上是调用series.str属性的系列接口,完成相应的字符串操作。尤为强大的是,除了常用的字符串操作方法,str属性接口中还集成了正则表达式的大部分功能,这使得pandas在处理字符串列时,兼具高效和强力。例如如下代码可用于统计每个句子中单词的个数

时间类型向量化操作,如字符串一样,在pandas中另一个得到"优待"的数据类型是时间类型,正如字符串列可用str属性调用字符串接口一样,时间类型列可用dt属性调用相应接口,这在处理时间类型时会十分有效。

数据转换

pandas还提供了更为强大的数据转换方法

map,适用于series对象,功能与python中的普通map函数类似,即对给定序列中的每个值执行相同的映射操作,不同的是series中的map接口的映射方式既可以是一个函数,也可以是一个字典

apply,既适用于series对象也适用于dataframe对象,但对二者处理的粒度是不一样的:apply应用于series时是逐元素执行函数操作;apply应用于dataframe时是逐行或者逐列执行函数操作(通过axis参数设置对行还是对列,默认是行),仅接收函数作为参数

applymap,仅适用于dataframe对象,且是对dataframe中的每个元素执行函数操作,从这个角度讲,与replace类似,applymap可看作是dataframe对象的通函数。

合并与拼接

pandas中又一个重量级数据处理功能是对多个dataframe进行合并与拼接,对应SQL中两个非常重要的操作:union和join。pandas完成这两个功能主要依赖以下函数:

concat,与numpy中的concatenate类似,但功能更为强大,可通过一个axis参数设置是横向或者拼接,要求非拼接轴向标签唯一(例如沿着行进行拼接时,要求每个df内部列名是唯一的,但两个df间可以重复,毕竟有相同列才有拼接的实际意义)

merge,完全类似于SQL中的join语法,仅支持横向拼接,通过设置连接字段,实现对同一记录的不同列信息连接,支持inner、left、right和outer4种连接方式,但只能实现SQL中的等值连接

join,语法和功能与merge一致,不同的是merge既可以用pandas接口调用,也可以用dataframe对象接口调用,而join则只适用于dataframe对象接口

append,concat执行axis=0时的一个简化接口,类似列表的append函数一样

实际上,concat通过设置axis=1也可实现与merge类似的效果,二者的区别在于:merge允许连接字段重复,类似一对多或者多对一连接,此时将产生笛卡尔积结果;而concat则不允许重复,仅能一对一拼接。

以上就是小编今天的分享了,希望可以帮助到大家。

pandas教程pdf

花了一整天时间整理的超级实用的,pandas速查手册(中文版)

对于数据科学家,无论是数据分析还是数据挖掘来说,Pandas是一个非常重要的Python包。它不仅提供了很多方法,使得数据处理非常简单,同时在数据处理速度上也做了很多优化,使得和Python内置方法相比时有了很大的优势。

如果你想学习Pandas,建议先看两个网站。

(1)官网:Python Data Analysis Library(https://link.zhihu.com/?target=http://pandas.pydata.org/)

(2)十分钟入门Pandas:10 Minutes to pandas(https://link.zhihu.com/?target=http://pandas.pydata.org/pandas-docs/stable/10min.html)

在第一次学习Pandas的过程中,你会发现你需要记忆很多的函数和方法。所以在这里我们汇总一下Pandas官方文档(https://pandas.pydata.org/pandas-docs/stable/index.html) 中比较常用的函数和方法,以方便大家记忆。同时,我们提供一个PDF版本,方便大家打印。pandas-cheat-sheet.pdf(https://link.zhihu.com/?target=https://www.dataquest.io/blog/images/cheat-sheets/pandas-cheat-sheet.pdf)

关键缩写和包导入

在这个速查手册中,我们使用如下缩写:

df:任意的Pandas DataFrame对象

同时我们需要做如下的引入

import pandas as pd

导入数据

pd.read_CSV(filename):从CSV文件导入数据

pd.read_table(filename):从限定分隔符的文本文件导入数据

pd.read_excel(filename):从Excel文件导入数据

pd.read_sql(query, connection_object):从SQL表/库导入数据

pd.read_Json(json_string):从JSON格式的字符串导入数据

pd.read_html(url):解析URL、字符串或者HTML文件,抽取其中的tables表格

pd.read_clipboard():从你的粘贴板获取内容,并传给read_table()

pd.DataFrame(dict):从字典对象导入数据,Key是列名,Value是数据

导出数据

df.to_csv(filename):导出数据到CSV文件

df.to_excel(filename):导出数据到Excel文件

df.to_sql(table_name, connection_object):导出数据到SQL表

df.to_json(filename):以Json格式导出数据到文本文件

创建测试对象

pd.DataFrame(np.random.rand(20,5)):创建20行5列的随机数组成的DataFrame对象

pd.Series(my_list):从可迭代对象my_list创建一个Series对象

df.index = pd.date_range('1900/1/30', periods=df.shape[0]):增加一个日期索引

查看、检查数据

df.head(n):查看DataFrame对象的前n行

df.tail(n):查看DataFrame对象的最后n行

df.shape():查看行数和列数

df.info() :查看索引、数据类型和内存信息

df.describe():查看数值型列的汇总统计

s.value_counts(dropna=False):查看Series对象的唯一值和计数

df.apply(pd.Series.value_counts):查看DataFrame对象中每一列的唯一值和计数

数据选取

df[col]:根据列名,并以Series的形式返回列

df[[col1, col2]]:以DataFrame形式返回多列

s.iloc[0]:按位置选取数据

s.loc['index_one']:按索引选取数据

df.iloc[0,:]:返回第一行

df.iloc[0,0]:返回第一列的第一个元素

数据清理

df.columns = ['a','b','c']:重命名列名

pd.isnull():检查DataFrame对象中的空值,并返回一个Boolean数组

pd.notnull():检查DataFrame对象中的非空值,并返回一个Boolean数组

df.dropna():删除所有包含空值的行

df.dropna(axis=1):删除所有包含空值的列

df.dropna(axis=1,thresh=n):删除所有小于n个非空值的行

df.fillna(x):用x替换DataFrame对象中所有的空值

s.astype(float):将Series中的数据类型更改为float类型

s.replace(1,'one'):用‘one’代替所有等于1的值

s.replace([1,3],['one','three']):用'one'代替1,用'three'代替3

df.rename(columns=lambda x: x 1):批量更改列名

df.rename(columns={'old_name': 'new_ name'}):选择性更改列名

df.set_index('column_one'):更改索引列

df.rename(index=lambda x: x 1):批量重命名索引

数据处理:Filter、Sort和GroupBy

df[df[col] > 0.5]:选择col列的值大于0.5的行

df.sort_values(col1):按照列col1排序数据,默认升序排列

df.sort_values(col2, ascending=False):按照列col1降序排列数据

df.sort_values([col1,col2], ascending=[True,False]):先按列col1升序排列,后按col2降序排列数据

df.groupby(col):返回一个按列col进行分组的Groupby对象

df.groupby([col1,col2]):返回一个按多列进行分组的Groupby对象

df.groupby(col1)[col2]:返回按列col1进行分组后,列col2的均值

df.pivot_table(index=col1, values=[col2,col3], aggfunc=max):创建一个按列col1进行分组,并计算col2和col3的最大值的数据透视表

df.groupby(col1).agg(np.mean):返回按列col1分组的所有列的均值

data.apply(np.mean):对DataFrame中的每一列应用函数np.mean

data.apply(np.max,axis=1):对DataFrame中的每一行应用函数np.max

数据合并

df1.append(df2):将df2中的行添加到df1的尾部

df.concat([df1, df2],axis=1):将df2中的列添加到df1的尾部

df1.join(df2,on=col1,how='inner'):对df1的列和df2的列执行SQL形式的join

数据统计

df.describe():查看数据值列的汇总统计

df.mean():返回所有列的均值

df.corr():返回列与列之间的相关系数

df.count():返回每一列中的非空值的个数

df.max():返回每一列的最大值

df.min():返回每一列的最小值

df.median():返回每一列的中位数

df.std():返回每一列的标准差

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