Pandas模块：表计算与数据分析
一、pandas简单介绍
1、pandas是一个强大的Python数据分析的工具包。
2、pandas是基于NumPy构建的。
3、pandas的主要功能
- 具备对其功能的数据结构DataFrame、Series
- 集成时间序列功能
- 提供丰富的数学运算和操作
- 灵活处理缺失数据
4、安装方法：pip install pandas
5、引用方法：import pandas as pd
二、Series
Series是一种类似于一位数组的对象，由一组数据和一组与之相关的数据标签（索引）组成。
创建方式： pd.Series([4,7,-5,3]) pd.Series([4,7,-5,3],index=['a','b','c','d']) pd.Series({'a':1, 'b':2}) pd.Series(0, index=['a','b','c','d’])
三、Series特性
Series支持数组的特性：
- 从ndarray创建Series：Series(arr)
- 与标量运算：sr*2
- 两个Series运算：sr1+sr2
- 索引：sr[0], sr[[1,2,4]]
- 切片：sr[0:2]（切片依然是视图形式）
- 通用函数：np.abs(sr)
- 布尔值过滤：sr[sr>0]
统计函数：
- mean() #求平均数
- sum() #求和
- cumsum() #累加
Series支持字典的特性（标签）：
- 从字典创建Series：Series(dic),
- in运算：’a’ in sr、for x in sr
- 键索引：sr['a'], sr[['a', 'b', 'd']]
- 键切片：sr['a':'c']
- 其他函数：get('a', default=0)等
In [12]: s = pd.Series(0,index=['a','b','c','d']) In [13]: s.a Out[13]: 0 In [14]: v = pd.Series({'a':1,'b':2}) In [15]: v.a Out[15]: 1 In [16]: v.b Out[16]: 2 In [17]: v[0] Out[17]: 1 In [18]: s*2 Out[18]: a 0 b 0 c 0 d 0 dtype: int64 In [19]: v*2 Out[19]: a 2 b 4 dtype: int64
四、整数索引
整数索引的pandas对象往往会使新手抓狂。
例：
- sr = np.Series(np.arange(4.))
- sr[-1]
如果索引是整数类型，则根据整数进行数据操作时总是面向标签的。
- loc属性 以标签解释
- iloc属性 以下标解释
五、pandas：Series数据对齐
pandas在运算时，会按索引进行对齐然后计算。如果存在不同的索引，则结果的索引是两个操作数索引的并集。 例： sr1 = pd.Series([12,23,34], index=['c','a','d']) sr2 = pd.Series([11,20,10], index=['d','c','a',]) sr1+sr2 sr3 = pd.Series([11,20,10,14], index=['d','c','a','b']) sr1+sr3 如何在两个Series对象相加时将缺失值设为0？ sr1.add(sr2, fill_value=0) 灵活的算术方法：add, sub, div, mul
六、pandas：Series缺失数据
1、缺失数据：使用NaN（Not a Number）来表示缺失数据。其值等于np.nan。内置的None值也会被当做NaN处理。
2、处理缺失数据的相关方法：
- dropna() 过滤掉值为NaN的行
- fillna() 填充缺失数据
- isnull() 返回布尔数组，缺失值对应为True
- notnull() 返回布尔数组，缺失值对应为False
3、过滤缺失数据：sr.dropna() 或 sr[data.notnull()]
4、填充缺失数据：fillna(0)
七、pandas：DataFrame
DataFrame是一个表格型的数据结构，含有一组有序的列。
DataFrame可以被看做是由Series组成的字典，并且共用一个索引。
创建方式：
- pd.DataFrame({'one':[1,2,3,4],'two':[4,3,2,1]})
- pd.DataFrame({'one':pd.Series([1,2,3],index=['a','b','c']), 'two':pd.Series([1,2,3,4],index=['b','a','c','d'])})
- ……
csv文件读取与写入：
- df.read_csv('E:\算法\day110 Numpy、Pandas模块\601318.csv')
- df.to_csv()
八、pandas：DataFrame查看数据
查看数据常用属性及方法：
index 获取索引
T 转置
columns 获取列索引
values 获取值数组
describe() 获取快速统计
DataFrame各列name属性：列名
rename(columns={})
九、pandas：DataFrame索引和切片
1、DataFrame有行索引和列索引。
2、DataFrame同样可以通过标签和位置两种方法进行索引和切片。
3、DataFrame使用索引切片：
- 方法1：两个中括号，先取列再取行。 df['A'][0]
- 方法2（推荐）：使用loc/iloc属性，一个中括号，逗号隔开，先取行再取列。
loc属性：解释为标签
iloc属性：解释为下标
向DataFrame对象中写入值时只使用方法2
行/列索引部分可以是常规索引、切片、布尔值索引、花式索引任意搭配。（注意：两部分都是花式索引时结果可能与预料的不同）
通过标签获取： df['A'] df[['A', 'B']] df['A'][0] df[0:10][['A', 'C']] df.loc[:,['A','B']] #行是所有的行，列取是A和B的 df.loc[:,'A':'C'] df.loc[0,'A'] df.loc[0:10,['A','C']] 通过位置获取： df.iloc[3] df.iloc[3,3] df.iloc[0:3,4:6] df.iloc[1:5,:] df.iloc[[1,2,4],[0,3]]、 通过布尔值过滤：
df[df['A']>0]
df[df['A'].isin([1,3,5])]
df[df<0] = 0
十、pandas：DataFrame数据对齐与缺失数据
DataFrame对象在运算时，同样会进行数据对齐，行索引与列索引分别对齐。
结果的行索引与列索引分别为两个操作数的行索引与列索引的并集。
DataFrame处理缺失数据的相关方法：
- dropna(axis=0,where=‘any’,…) 过滤掉值为NaN的行
- fillna() 填充缺失数据
- isnull() 返回布尔数组，缺失值对应为True
- notnull() 返回布尔数组，缺失值对应为False
十一、pandas：其他常用方法
- mean #求平均值 - sum #求和 - sort_index #按行或列索引排序 - sort_values #按值排序 - apply(func,axis=0) #axis=0指的是逐行，axis=1指的是逐列。 df.apply(lamada x:x.mean()) #按列求平均 df.apply(lamada x:x['high']+x["low"])/2,axis=1) #按列求平均（最高价和最低价的平均） df.apply(lamada x:x['high']+x["low"])/2,axis=1) #按列求平均（最高价和最低价的平均） - applymap(func) #将函数应用在DataFrame各个元素上 - map(func) #将函数应用在Series各个元素上
十二、pandas：时间对象处理
时间序列类型： 时间戳：特定时刻 固定时期：如2017年7月 时间间隔：起始时间-结束时间 Python标准库：datetime datetime.datetime.timedelta # 表示 时间间隔 dt.strftime() #f：format吧时间对象格式化成字符串 strptime() #吧字符串解析成时间对象p：parse 灵活处理时间对象：dateutil包 dateutil.parser.parse('2018/1/29') 成组处理时间对象：pandas pd.to_datetime(['2001-01-01', '2002-02-02'])
产生时间对象数组：date_range
- start 开始时间
- end 结束时间
- periods 时间长度
- freq 时间频率，默认为'D'，可选H(our),W(eek),B(usiness),S(emi-)M(onth),(min)T(es), S(econd), A(year),…
十三、pandas：时间序列
1、时间序列就是以时间对象为索引的Series或DataFrame。
2、datetime对象作为索引时是存储在DatetimeIndex对象中的。
3、时间序列特殊功能：
- 传入“年”或“年月”作为切片方式
- 传入日期范围作为切片方式
- 丰富的函数支持：resample(), strftime(), ……
- 批量转换为datetime对象：to_pydatetime()
十四、pandas：从文件读取
1、时间序列就是以时间对象作为索引
- 读取文件：从文件名、URL、文件对象中加载数据
- read_csv 默认分隔符为csv
- read_table 默认分隔符为\t
- read_excel 读取excel文件
2、读取文件函数主要参数：
- sep 指定分隔符，可用正则表达式如'\s+'
- header=None 指定文件无列名
- name 指定列名
- index_col 指定某列作为索引
- skip_row 指定跳过某些行
- na_values 指定某些字符串表示缺失值
- parse_dates 指定某些列是否被解析为日期，布尔值或列表
df = pd.read_csv("601318.csv") #默认以,为分隔符 - pd.read_csv("601318.csv",sep='\s+') #匹配空格，支持正则表达式 - pd.read_table("601318.csv",sep=',') #和df = pd.read_csv("601318.csv") 一样 - pd.read_excle("601318.xlsx") #读Excel文件 sep：指定分隔符 header = NOne,就会吧默认的表名去除 了 df.rename(column={0:'a',1:"b"}) #修改列名 pd.read_csv(index_col=0) #第0列 如果想让时间成为索引 pd.read_csv(index_col='date') #时间列 pd.read_csv(index_col='date',parse_datas=True) #时间列 parse_datas转换为时间对象，设为true是吧所有能转的都转 pd.read_csv(index_col='date',parse_datas=['date']) #知识吧date的那一列转换成时间对象 na_values=['None'] #吧表里面为None的转换成NaN，是吧字符串转换成缺失值 na_rep() #是吧缺失值nan转换成字符串 cols #指定输出的列，传入列表
十五、pandas：写入到文件
1、写入到文件：
- to_csv
2、写入文件函数的主要参数：
- sep
- na_rep 指定缺失值转换的字符串，默认为空字符串
- header=False 不输出列名一行
- index=False 不输出行索引一列
- cols 指定输出的列，传入列表
3、其他文件类型：json, XML, HTML, 数据库
4、pandas转换为二进制文件格式（pickle）:
- save
- load
十六、pandas:数据分组与聚合
分组 df = pd.DateFrame({ 'data1':np.random.uniform(10,20,5), 'data2':np.random.uniform(-10,10,5), 'key1':list("sbbsb") 'key2': }) df.groupby('key1').mean() #做平均 df.groupby('key1').sum() #做平均 df.groupby(['key1','key2']).mean() #做平均 支持分层索引，按多列分组 df.groupby(len).mean() #传一个函数的时候，x是每一个行的索引 df.groupby(lambda x:len(x)).mean() #传一个函数的时候，x是每一个行的索引 df.groupby.groups() #取得多有的组 df.groupby.get_group() #取得一个组 聚合 df.groupby('key1').max()[['data1','data2']] #去掉key2的data1，data2，花式索引 df.groupby('key1').max()[['data1','data2']]- df.groupby('key1').min()[['data1','data2']] #去掉key2 df.groupby('key1').agg(lamada x:x.max()-x.min()) 既想看最大也可看最小 df.groupby('key1').agg([np.max,np.min]) 不同的列不一样的聚合 df.groupby('key1').agg({'data1':'min','data2':'max'}) #键是列名，值是 a=_219 #219行的代码 a.resample('3D'),mean() #3D 3天，3M就是三周 数据合并 - 数据拼接 df = df.copy() pd.concat([df,df2,df3],ignore_index=True) #不用之前的索引， pd.concat([df,df2,df3],axis=1) #列 pd.concat([df,df2,df3],keys=['a','b','c']) #不用之前的索引， df2.appeng(df3) - 数据连接 如果不指定on，默认是行索引进行join pd.merge(df,df3,on='key1') pd.merge(df,df3,on='['key1','key2'])
