Pandas索引

第2章索引

import numpy as np
import pandas as pd
df = pd.read_csv('data/table.csv',index_col='ID')
df.head()

	School	Class	Gender	Address	Height	Weight	Math	Physics
ID
1101	S_1	C_1	M	street_1	173	63	34.0	A+
1102	S_1	C_1	F	street_2	192	73	32.5	B+
1103	S_1	C_1	M	street_2	186	82	87.2	B+
1104	S_1	C_1	F	street_2	167	81	80.4	B-
1105	S_1	C_1	F	street_4	159	64	84.8	B+

一、单级索引

1. loc方法、iloc方法、[]操作符

最常用的索引方法可能就是这三类，其中iloc表示位置索引，loc表示标签索引，[]也具有很大的便利性，各有特点

（a）loc方法

① 单行索引：

df.loc[1103]

School          S_1
Class           C_1
Gender            M
Address    street_2
Height          186
Weight           82
Math           87.2
Physics          B+
Name: 1103, dtype: object

② 多行索引：

df.loc[[1102,2304]]

	School	Class	Gender	Address	Height	Weight	Math	Physics
ID
1102	S_1	C_1	F	street_2	192	73	32.5	B+
2304	S_2	C_3	F	street_6	164	81	95.5	A-

（注意：所有在loc中使用的切片全部包含右端点！这是因为如果作为Pandas的使用者，那么肯定不太关心最后一个标签再往后一位是什么，但是如果是左闭右开，那么就很麻烦，先要知道再后面一列的名字是什么，非常不方便，因此Pandas中将loc设计为左右全闭）

df.loc[1304:2103].head()

	School	Class	Gender	Address	Height	Weight	Math	Physics
ID
1304	S_1	C_3	M	street_2	195	70	85.2	A
1305	S_1	C_3	F	street_5	187	69	61.7	B-
2101	S_2	C_1	M	street_7	174	84	83.3	C
2102	S_2	C_1	F	street_6	161	61	50.6	B+
2103	S_2	C_1	M	street_4	157	61	52.5	B-

df.loc[2402::-1].head()

	School	Class	Gender	Address	Height	Weight	Math	Physics
ID
2402	S_2	C_4	M	street_7	166	82	48.7	B
2401	S_2	C_4	F	street_2	192	62	45.3	A
2305	S_2	C_3	M	street_4	187	73	48.9	B
2304	S_2	C_3	F	street_6	164	81	95.5	A-
2303	S_2	C_3	F	street_7	190	99	65.9	C

③ 单列索引：

df.loc[:,'Height'].head()

ID
1101    173
1102    192
1103    186
1104    167
1105    159
Name: Height, dtype: int64

④ 多列索引：

df.loc[:,['Height','Math']].head()

	Height	Math
ID
1101	173	34.0
1102	192	32.5
1103	186	87.2
1104	167	80.4
1105	159	84.8

df.loc[:,'Height':'Math'].head()

	Height	Weight	Math
ID
1101	173	63	34.0
1102	192	73	32.5
1103	186	82	87.2
1104	167	81	80.4
1105	159	64	84.8

⑤ 联合索引：

df.loc[1102:2401:3,'Height':'Math'].head()

	Height	Weight	Math
ID
1102	192	73	32.5
1105	159	64	84.8
1203	160	53	58.8
1301	161	68	31.5
1304	195	70	85.2

⑥ 函数式索引：

df.loc[lambda x:x['Gender']=='M'].head()
#loc中使用的函数，传入参数就是前面的df

	School	Class	Gender	Address	Height	Weight	Math	Physics
ID
1101	S_1	C_1	M	street_1	173	63	34.0	A+
1103	S_1	C_1	M	street_2	186	82	87.2	B+
1201	S_1	C_2	M	street_5	188	68	97.0	A-
1203	S_1	C_2	M	street_6	160	53	58.8	A+
1301	S_1	C_3	M	street_4	161	68	31.5	B+

#这里的例子表示，loc中能够传入函数，并且函数的输入值是整张表，输出为标量、切片、合法列表（元素出现在索引中）、合法索引
def f(x):
    return [1101,1103]
df.loc[f]

	School	Class	Gender	Address	Height	Weight	Math	Physics
ID
1101	S_1	C_1	M	street_1	173	63	34.0	A+
1103	S_1	C_1	M	street_2	186	82	87.2	B+

⑦ 布尔索引（将重点在第2节介绍）

df.loc[df['Address'].isin(['street_7','street_4'])].head()

	School	Class	Gender	Address	Height	Weight	Math	Physics
ID
1105	S_1	C_1	F	street_4	159	64	84.8	B+
1202	S_1	C_2	F	street_4	176	94	63.5	B-
1301	S_1	C_3	M	street_4	161	68	31.5	B+
1303	S_1	C_3	M	street_7	188	82	49.7	B
2101	S_2	C_1	M	street_7	174	84	83.3	C

df.loc[[True if i[-1]=='4' or i[-1]=='7' else False for i in df['Address'].values]].head()

	School	Class	Gender	Address	Height	Weight	Math	Physics
ID
1105	S_1	C_1	F	street_4	159	64	84.8	B+
1202	S_1	C_2	F	street_4	176	94	63.5	B-
1301	S_1	C_3	M	street_4	161	68	31.5	B+
1303	S_1	C_3	M	street_7	188	82	49.7	B
2101	S_2	C_1	M	street_7	174	84	83.3	C

小节：本质上说，loc中能传入的只有布尔列表和索引子集构成的列表，只要把握这个原则就很容易理解上面那些操作

（b）iloc方法（注意与loc不同，切片右端点不包含）

① 单行索引：

df.iloc[3]

School          S_1
Class           C_1
Gender            F
Address    street_2
Height          167
Weight           81
Math           80.4
Physics          B-
Name: 1104, dtype: object

② 多行索引：

df.iloc[3:5]

	School	Class	Gender	Address	Height	Weight	Math	Physics
ID
1104	S_1	C_1	F	street_2	167	81	80.4	B-
1105	S_1	C_1	F	street_4	159	64	84.8	B+

③ 单列索引：

df.iloc[:,3].head()

ID
1101    street_1
1102    street_2
1103    street_2
1104    street_2
1105    street_4
Name: Address, dtype: object

④ 多列索引：

df.iloc[:,7::-2].head()

	Physics	Weight	Address	Class
ID
1101	A+	63	street_1	C_1
1102	B+	73	street_2	C_1
1103	B+	82	street_2	C_1
1104	B-	81	street_2	C_1
1105	B+	64	street_4	C_1

⑤ 混合索引：

df.iloc[3::4,7::-2].head()

	Physics	Weight	Address	Class
ID
1104	B-	81	street_2	C_1
1203	A+	53	street_6	C_2
1302	A-	57	street_1	C_3
2101	C	84	street_7	C_1
2105	A	81	street_4	C_1

⑥ 函数式索引：

df.iloc[lambda x:[3]].head()

	School	Class	Gender	Address	Height	Weight	Math	Physics
ID
1104	S_1	C_1	F	street_2	167	81	80.4	B-

小节：iloc中接收的参数只能为整数或整数列表或布尔列表，不能使用布尔Series，如果要用就必须如下把values拿出来

#df.iloc[df['School']=='S_1'].head() #报错
df.iloc[(df['School']=='S_1').values].head()

	School	Class	Gender	Address	Height	Weight	Math	Physics
ID
1101	S_1	C_1	M	street_1	173	63	34.0	A+
1102	S_1	C_1	F	street_2	192	73	32.5	B+
1103	S_1	C_1	M	street_2	186	82	87.2	B+
1104	S_1	C_1	F	street_2	167	81	80.4	B-
1105	S_1	C_1	F	street_4	159	64	84.8	B+

（c） []操作符

（c.1）Series的[]操作

① 单元素索引：

s = pd.Series(df['Math'],index=df.index)
s[1101]
#使用的是索引标签

34.0

② 多行索引：

s[0:4]
#使用的是绝对位置的整数切片，与元素无关，这里容易混淆

ID
1101    34.0
1102    32.5
1103    87.2
1104    80.4
Name: Math, dtype: float64

③ 函数式索引：

s[lambda x: x.index[16::-6]]
#注意使用lambda函数时，直接切片(如：s[lambda x: 16::-6])就报错，此时使用的不是绝对位置切片，而是元素切片，非常易错

ID
2102    50.6
1301    31.5
1105    84.8
Name: Math, dtype: float64

④ 布尔索引：

s[s>80]

ID
1103    87.2
1104    80.4
1105    84.8
1201    97.0
1302    87.7
1304    85.2
2101    83.3
2205    85.4
2304    95.5
Name: Math, dtype: float64

【注意】如果不想陷入困境，请不要在行索引为浮点时使用[]操作符，因为在Series中[]的浮点切片并不是进行位置比较，而是值比较，非常特殊

s_int = pd.Series([1,2,3,4],index=[1,3,5,6])
s_float = pd.Series([1,2,3,4],index=[1.,3.,5.,6.])
s_int

1    1
3    2
5    3
6    4
dtype: int64

s_int[2:]

5    3
6    4
dtype: int64

s_float

1.0    1
3.0    2
5.0    3
6.0    4
dtype: int64

#注意和s_int[2:]结果不一样了，因为2这里是元素而不是位置
s_float[2:]

3.0    2
5.0    3
6.0    4
dtype: int64

（c.2）DataFrame的[]操作

① 单行索引：

df[1:2]
#这里非常容易写成df['label']，会报错
#同Series使用了绝对位置切片
#如果想要获得某一个元素，可用如下get_loc方法：

	School	Class	Gender	Address	Height	Weight	Math	Physics
ID
1102	S_1	C_1	F	street_2	192	73	32.5	B+

row = df.index.get_loc(1102)
df[row:row+1]

	School	Class	Gender	Address	Height	Weight	Math	Physics
ID
1102	S_1	C_1	F	street_2	192	73	32.5	B+

② 多行索引：

#用切片，如果是选取指定的某几行，推荐使用loc，否则很可能报错
df[3:5]

	School	Class	Gender	Address	Height	Weight	Math	Physics
ID
1104	S_1	C_1	F	street_2	167	81	80.4	B-
1105	S_1	C_1	F	street_4	159	64	84.8	B+

③ 单列索引：

df['School'].head()

ID
1101    S_1
1102    S_1
1103    S_1
1104    S_1
1105    S_1
Name: School, dtype: object

④ 多列索引：

df[['School','Math']].head()

	School	Math
ID
1101	S_1	34.0
1102	S_1	32.5
1103	S_1	87.2
1104	S_1	80.4
1105	S_1	84.8

⑤函数式索引：

df[lambda x:['Math','Physics']].head()

	Math	Physics
ID
1101	34.0	A+
1102	32.5	B+
1103	87.2	B+
1104	80.4	B-
1105	84.8	B+

⑥ 布尔索引：

df[df['Gender']=='F'].head()

	School	Class	Gender	Address	Height	Weight	Math	Physics
ID
1102	S_1	C_1	F	street_2	192	73	32.5	B+
1104	S_1	C_1	F	street_2	167	81	80.4	B-
1105	S_1	C_1	F	street_4	159	64	84.8	B+
1202	S_1	C_2	F	street_4	176	94	63.5	B-
1204	S_1	C_2	F	street_5	162	63	33.8	B

小节：一般来说，[]操作符常用于列选择或布尔选择，尽量避免行的选择

2. 布尔索引

（a）布尔符号：'&','|','~'：分别代表和and，或or，取反not

df[(df['Gender']=='F')&(df['Address']=='street_2')].head()

	School	Class	Gender	Address	Height	Weight	Math	Physics
ID
1102	S_1	C_1	F	street_2	192	73	32.5	B+
1104	S_1	C_1	F	street_2	167	81	80.4	B-
2401	S_2	C_4	F	street_2	192	62	45.3	A
2404	S_2	C_4	F	street_2	160	84	67.7	B

df[(df['Math']>85)|(df['Address']=='street_7')].head()

	School	Class	Gender	Address	Height	Weight	Math	Physics
ID
1103	S_1	C_1	M	street_2	186	82	87.2	B+
1201	S_1	C_2	M	street_5	188	68	97.0	A-
1302	S_1	C_3	F	street_1	175	57	87.7	A-
1303	S_1	C_3	M	street_7	188	82	49.7	B
1304	S_1	C_3	M	street_2	195	70	85.2	A

df[~((df['Math']>75)|(df['Address']=='street_1'))].head()

	School	Class	Gender	Address	Height	Weight	Math	Physics
ID
1102	S_1	C_1	F	street_2	192	73	32.5	B+
1202	S_1	C_2	F	street_4	176	94	63.5	B-
1203	S_1	C_2	M	street_6	160	53	58.8	A+
1204	S_1	C_2	F	street_5	162	63	33.8	B
1205	S_1	C_2	F	street_6	167	63	68.4	B-

loc和[]中相应位置都能使用布尔列表选择：

df.loc[df['Math']>60,df.columns=='Physics'].head()
#思考：为什么df.loc[df['Math']>60,(df[:8]['Address']=='street_6').values].head()得到和上述结果一样？values能去掉吗？

	Physics
ID
1103	B+
1104	B-
1105	B+
1201	A-
1202	B-

（b） isin方法

df[df['Address'].isin(['street_1','street_4'])&df['Physics'].isin(['A','A+'])]

	School	Class	Gender	Address	Height	Weight	Math	Physics
ID
1101	S_1	C_1	M	street_1	173	63	34.0	A+
2105	S_2	C_1	M	street_4	170	81	34.2	A
2203	S_2	C_2	M	street_4	155	91	73.8	A+

#上面也可以用字典方式写：
df[df[['Address','Physics']].isin({'Address':['street_1','street_4'],'Physics':['A','A+']}).all(1)]
#all与&的思路是类似的，其中的1代表按照跨列方向判断是否全为True

	School	Class	Gender	Address	Height	Weight	Math	Physics
ID
1101	S_1	C_1	M	street_1	173	63	34.0	A+
2105	S_2	C_1	M	street_4	170	81	34.2	A
2203	S_2	C_2	M	street_4	155	91	73.8	A+

3. 快速标量索引

当只需要取一个元素时，at和iat方法能够提供更快的实现：

display(df.at[1101,'School'])
display(df.loc[1101,'School'])
display(df.iat[0,0])
display(df.iloc[0,0])
#可尝试去掉注释对比时间
#%timeit df.at[1101,'School']
#%timeit df.loc[1101,'School']
#%timeit df.iat[0,0]
#%timeit df.iloc[0,0]

'S_1'



'S_1'



'S_1'



'S_1'

4. 区间索引

此处介绍并不是说只能在单级索引中使用区间索引，只是作为一种特殊类型的索引方式，在此处先行介绍

（a）利用interval_range方法

pd.interval_range(start=0,end=5)
#closed参数可选'left''right''both''neither'，默认左开右闭

IntervalIndex([(0, 1], (1, 2], (2, 3], (3, 4], (4, 5]],
              closed='right',
              dtype='interval[int64]')

pd.interval_range(start=0,periods=8,freq=5)
#periods参数控制区间个数，freq控制步长

IntervalIndex([(0, 5], (5, 10], (10, 15], (15, 20], (20, 25], (25, 30], (30, 35], (35, 40]],
              closed='right',
              dtype='interval[int64]')

（b）利用cut将数值列转为区间为元素的分类变量，例如统计数学成绩的区间情况：

math_interval = pd.cut(df['Math'],bins=[0,40,60,80,100])
#注意，如果没有类型转换，此时并不是区间类型，而是category类型
math_interval.head()

ID
1101      (0, 40]
1102      (0, 40]
1103    (80, 100]
1104    (80, 100]
1105    (80, 100]
Name: Math, dtype: category
Categories (4, interval[int64]): [(0, 40] < (40, 60] < (60, 80] < (80, 100]]

（c）区间索引的选取

df_i = df.join(math_interval,rsuffix='_interval')[['Math','Math_interval']]\
            .reset_index().set_index('Math_interval')
df_i.head()

	ID	Math
Math_interval
(0, 40]	1101	34.0
(0, 40]	1102	32.5
(80, 100]	1103	87.2
(80, 100]	1104	80.4
(80, 100]	1105	84.8

df_i.loc[65].head()
#包含该值就会被选中

	ID	Math
Math_interval
(60, 80]	1202	63.5
(60, 80]	1205	68.4
(60, 80]	1305	61.7
(60, 80]	2104	72.2
(60, 80]	2202	68.5

df_i.loc[[65,90]].head()

	ID	Math
Math_interval
(60, 80]	1202	63.5
(60, 80]	1205	68.4
(60, 80]	1305	61.7
(60, 80]	2104	72.2
(60, 80]	2202	68.5

如果想要选取某个区间，先要把分类变量转为区间变量，再使用overlap方法：

#df_i.loc[pd.Interval(70,75)].head() 报错
df_i[df_i.index.astype('interval').overlaps(pd.Interval(70, 85))].head()
#只要索引与(70,85]这个区间有交集就会被选中，注意pd.Interval默认构造区间都是左开右闭，可选closed参数right,left,both,neither

	ID	Math
Math_interval
(80, 100]	1103	87.2
(80, 100]	1104	80.4
(80, 100]	1105	84.8
(80, 100]	1201	97.0
(60, 80]	1202	63.5

二、多级索引

1. 创建多级索引

（a）通过from_tuple或from_arrays

① 直接创建元组

tuples = [('A','a'),('A','b'),('B','a'),('B','b')]
mul_index = pd.MultiIndex.from_tuples(tuples, names=('Upper', 'Lower'))
mul_index

MultiIndex([('A', 'a'),
            ('A', 'b'),
            ('B', 'a'),
            ('B', 'b')],
           names=['Upper', 'Lower'])

pd.DataFrame({'Score':['perfect','good','fair','bad']},index=mul_index)

		Score
Upper	Lower
A	a	perfect
A	b	good
B	a	fair
B	b	bad

② 利用zip创建元组

L1 = list('AABB')
L2 = list('abab')
tuples = list(zip(L1,L2))
mul_index = pd.MultiIndex.from_tuples(tuples, names=('Upper', 'Lower'))
pd.DataFrame({'Score':['perfect','good','fair','bad']},index=mul_index)

		Score
Upper	Lower
A	a	perfect
A	b	good
B	a	fair
B	b	bad

③ 通过Array创建

arrays = [['A','a'],['A','b'],['B','a'],['B','b']]
mul_index = pd.MultiIndex.from_tuples(arrays, names=('Upper', 'Lower'))
pd.DataFrame({'Score':['perfect','good','fair','bad']},index=mul_index)

		Score
Upper	Lower
A	a	perfect
A	b	good
B	a	fair
B	b	bad

mul_index
#由此看出内部自动转成元组

MultiIndex([('A', 'a'),
            ('A', 'b'),
            ('B', 'a'),
            ('B', 'b')],
           names=['Upper', 'Lower'])

（b）通过from_product

L1 = ['A','B']
L2 = ['a','b']
pd.MultiIndex.from_product([L1,L2],names=('Upper', 'Lower'))
#两两相乘

MultiIndex([('A', 'a'),
            ('A', 'b'),
            ('B', 'a'),
            ('B', 'b')],
           names=['Upper', 'Lower'])

（c）指定df中的列创建（set_index方法）

df_using_mul = df.set_index(['Class','Address'])
df_using_mul.head()

		School	Gender	Height	Weight	Math	Physics
Class	Address
C_1	street_1	S_1	M	173	63	34.0	A+
	street_2	S_1	F	192	73	32.5	B+
	street_2	S_1	M	186	82	87.2	B+
	street_2	S_1	F	167	81	80.4	B-
	street_4	S_1	F	159	64	84.8	B+

2. 多层索引切片

df_using_mul.head()

		School	Gender	Height	Weight	Math	Physics
Class	Address
C_1	street_1	S_1	M	173	63	34.0	A+
	street_2	S_1	F	192	73	32.5	B+
	street_2	S_1	M	186	82	87.2	B+
	street_2	S_1	F	167	81	80.4	B-
	street_4	S_1	F	159	64	84.8	B+

（a）一般切片

#df_using_mul.loc['C_2','street_5']
#当索引不排序时，单个索引会报出性能警告
#df_using_mul.index.is_lexsorted()
#该函数检查是否排序
df_using_mul.sort_index().loc['C_2','street_5']
#df_using_mul.sort_index().index.is_lexsorted()

		School	Gender	Height	Weight	Math	Physics
Class	Address
C_2	street_5	S_1	M	188	68	97.0	A-
	street_5	S_1	F	162	63	33.8	B
	street_5	S_2	M	193	100	39.1	B

#df_using_mul.loc[('C_2','street_5'):] 报错
#当不排序时，不能使用多层切片
df_using_mul.sort_index().loc[('C_2','street_6'):('C_3','street_4')]
#注意此处由于使用了loc，因此仍然包含右端点

		School	Gender	Height	Weight	Math	Physics
Class	Address
C_2	street_6	S_1	M	160	53	58.8	A+
	street_6	S_1	F	167	63	68.4	B-
	street_7	S_2	F	194	77	68.5	B+
	street_7	S_2	F	183	76	85.4	B
C_3	street_1	S_1	F	175	57	87.7	A-
	street_2	S_1	M	195	70	85.2	A
	street_4	S_1	M	161	68	31.5	B+
	street_4	S_2	F	157	78	72.3	B+
	street_4	S_2	M	187	73	48.9	B

df_using_mul.sort_index().loc[('C_2','street_7'):'C_3'].head()
#非元组也是合法的，表示选中该层所有元素

		School	Gender	Height	Weight	Math	Physics
Class	Address
C_2	street_7	S_2	F	194	77	68.5	B+
C_2	street_7	S_2	F	183	76	85.4	B
C_3	street_1	S_1	F	175	57	87.7	A-
	street_2	S_1	M	195	70	85.2	A
	street_4	S_1	M	161	68	31.5	B+

（b）第一类特殊情况：由元组构成列表

df_using_mul.sort_index().loc[[('C_2','street_7'),('C_3','street_2')]]
#表示选出某几个元素，精确到最内层索引

		School	Gender	Height	Weight	Math	Physics
Class	Address
C_2	street_7	S_2	F	194	77	68.5	B+
C_2	street_7	S_2	F	183	76	85.4	B
C_3	street_2	S_1	M	195	70	85.2	A

（c）第二类特殊情况：由列表构成元组

df_using_mul.sort_index().loc[(['C_2','C_3'],['street_4','street_7']),:]
#选出第一层在‘C_2’和'C_3'中且第二层在'street_4'和'street_7'中的行

		School	Gender	Height	Weight	Math	Physics
Class	Address
C_2	street_4	S_1	F	176	94	63.5	B-
	street_4	S_2	M	155	91	73.8	A+
	street_7	S_2	F	194	77	68.5	B+
	street_7	S_2	F	183	76	85.4	B
C_3	street_4	S_1	M	161	68	31.5	B+
	street_4	S_2	F	157	78	72.3	B+
	street_4	S_2	M	187	73	48.9	B
	street_7	S_1	M	188	82	49.7	B
	street_7	S_2	F	190	99	65.9	C

3. 多层索引中的slice对象

L1,L2 = ['A','B'],['a','b','c']
mul_index1 = pd.MultiIndex.from_product([L1,L2],names=('Upper', 'Lower'))
L3,L4 = ['D','E','F'],['d','e','f']
mul_index2 = pd.MultiIndex.from_product([L3,L4],names=('Big', 'Small'))
df_s = pd.DataFrame(np.random.rand(6,9),index=mul_index1,columns=mul_index2)
df_s

	Big	D			E			F
	Small	d	e	f	d	e	f	d	e	f
Upper	Lower
A	a	0.903231	0.347113	0.613984	0.855879	0.837101	0.819969	0.583898	0.129336	0.681962
	b	0.020348	0.409778	0.594827	0.854630	0.087908	0.499946	0.554276	0.721452	0.538893
	c	0.411393	0.028585	0.901497	0.500408	0.354749	0.308252	0.319632	0.772193	0.120076
B	a	0.201583	0.480175	0.423258	0.239614	0.381462	0.849265	0.380623	0.286677	0.449948
	b	0.191132	0.787541	0.325968	0.546501	0.076944	0.764933	0.727802	0.656632	0.771932
	c	0.830845	0.053417	0.530750	0.699251	0.435809	0.504183	0.289220	0.310385	0.046243

idx=pd.IndexSlice

IndexSlice本质上是对多个Slice对象的包装

idx[1:9:2,'A':'C','start':'end':2]

(slice(1, 9, 2), slice('A', 'C', None), slice('start', 'end', 2))

索引Slice可以与loc一起完成切片操作，主要有两种用法

（a）loc[idx[,]]型

第一个星号表示行，第二个表示列，且使用布尔索引时，需要索引对齐

#例子1
df_s.loc[idx['B':,df_s.iloc[0]>0.6]]
#df_s.loc[idx['B':,df_s.iloc[:,0]>0.6]] #索引没有对齐报错

	Big	D		E			F
	Small	d	f	d	e	f	f
Upper	Lower
B	a	0.201583	0.423258	0.239614	0.381462	0.849265	0.449948
	b	0.191132	0.325968	0.546501	0.076944	0.764933	0.771932
	c	0.830845	0.530750	0.699251	0.435809	0.504183	0.046243

#例子2
df_s.loc[idx[df_s.iloc[:,0]>0.6,:('E','f')]]

	Big	D			E
	Small	d	e	f	d	e	f
Upper	Lower
A	a	0.903231	0.347113	0.613984	0.855879	0.837101	0.819969
B	c	0.830845	0.053417	0.530750	0.699251	0.435809	0.504183

（b）loc[idx[,],idx[,]]型

这里与上面的区别在于（a）中的loc是没有逗号隔开的，但（b）是用逗号隔开，前面一个idx表示行索引，后面一个idx为列索引

这种用法非常灵活，因此多举几个例子方便理解

#例子1
df_s.loc[idx['A'],idx['D':]]
#后面的层出现，则前面的层必须出现
#df_s.loc[idx['a'],idx['D':]] #报错

Big	D			E			F
Small	d	e	f	d	e	f	d	e	f
Lower
a	0.903231	0.347113	0.613984	0.855879	0.837101	0.819969	0.583898	0.129336	0.681962
b	0.020348	0.409778	0.594827	0.854630	0.087908	0.499946	0.554276	0.721452	0.538893
c	0.411393	0.028585	0.901497	0.500408	0.354749	0.308252	0.319632	0.772193	0.120076

#例子2
df_s.loc[idx[:'B','b':],:] #举这个例子是为了说明①可以在相应level使用切片②某一个idx可以用:代替表示全选

	Big	D			E			F
	Small	d	e	f	d	e	f	d	e	f
Upper	Lower
A	b	0.020348	0.409778	0.594827	0.854630	0.087908	0.499946	0.554276	0.721452	0.538893
A	c	0.411393	0.028585	0.901497	0.500408	0.354749	0.308252	0.319632	0.772193	0.120076
B	b	0.191132	0.787541	0.325968	0.546501	0.076944	0.764933	0.727802	0.656632	0.771932
B	c	0.830845	0.053417	0.530750	0.699251	0.435809	0.504183	0.289220	0.310385	0.046243

#例子3
df_s.iloc[:,0]>0.6

Upper  Lower
A      a         True
       b        False
       c        False
B      a        False
       b        False
       c         True
Name: (D, d), dtype: bool

df_s.loc[idx[:'B',df_s.iloc[:,0]>0.6],:] #这个例子表示相应位置还可以使用布尔索引

	Big	D			E			F
	Small	d	e	f	d	e	f	d	e	f
Upper	Lower
A	a	0.903231	0.347113	0.613984	0.855879	0.837101	0.819969	0.583898	0.129336	0.681962
B	c	0.830845	0.053417	0.530750	0.699251	0.435809	0.504183	0.289220	0.310385	0.046243

#例子4
#特别要注意，（b）中的布尔索引是可以索引不对齐的，只需要长度一样，比如下面这个例子
df_s.loc[idx[:'B',(df_s.iloc[0]>0.6)[:6]],:]

	Big	D			E			F
	Small	d	e	f	d	e	f	d	e	f
Upper	Lower
A	a	0.903231	0.347113	0.613984	0.855879	0.837101	0.819969	0.583898	0.129336	0.681962
A	c	0.411393	0.028585	0.901497	0.500408	0.354749	0.308252	0.319632	0.772193	0.120076
B	a	0.201583	0.480175	0.423258	0.239614	0.381462	0.849265	0.380623	0.286677	0.449948
	b	0.191132	0.787541	0.325968	0.546501	0.076944	0.764933	0.727802	0.656632	0.771932
	c	0.830845	0.053417	0.530750	0.699251	0.435809	0.504183	0.289220	0.310385	0.046243

#例子5
df_s.loc[idx[:'B','c':,(df_s.iloc[:,0]>0.6)],:]
#idx中层数k1大于df层数k2时，idx前k2个参数若相应位置是元素或者元素切片，则表示相应df层的元素筛选，同时也可以选择用同长度bool序列
#idx后面多出来的参数只能选择同bool序列，这样设计的目的是可以将元素筛选和条件筛选同时运用

	Big	D			E			F
	Small	d	e	f	d	e	f	d	e	f
Upper	Lower
B	c	0.830845	0.053417	0.53075	0.699251	0.435809	0.504183	0.28922	0.310385	0.046243

#例子6
df_s.loc[idx[:'B',(df_s.iloc[:,0]>0.6),(df_s.iloc[:,0]>0.6)],:] #这个就不是元素筛选而是条件筛选
#df_s.loc[idx[:'B',(df_s.iloc[:,0]>0.6),'c',:]] #报错
#df_s.loc[idx[:'c','B',(df_s.iloc[:,0]>0.6),:]] #报错

	Big	D			E			F
	Small	d	e	f	d	e	f	d	e	f
Upper	Lower
A	a	0.903231	0.347113	0.613984	0.855879	0.837101	0.819969	0.583898	0.129336	0.681962
B	c	0.830845	0.053417	0.530750	0.699251	0.435809	0.504183	0.289220	0.310385	0.046243

4. 索引层的交换

（a）swaplevel方法（两层交换）

df_using_mul.head()

		School	Gender	Height	Weight	Math	Physics
Class	Address
C_1	street_1	S_1	M	173	63	34.0	A+
	street_2	S_1	F	192	73	32.5	B+
	street_2	S_1	M	186	82	87.2	B+
	street_2	S_1	F	167	81	80.4	B-
	street_4	S_1	F	159	64	84.8	B+

df_using_mul.swaplevel(i=1,j=0,axis=0).sort_index().head()

		School	Gender	Height	Weight	Math	Physics
Address	Class
street_1	C_1	S_1	M	173	63	34.0	A+
	C_2	S_2	M	175	74	47.2	B-
	C_3	S_1	F	175	57	87.7	A-
street_2	C_1	S_1	F	192	73	32.5	B+
street_2	C_1	S_1	M	186	82	87.2	B+

（b）reorder_levels方法（多层交换）

df_muls = df.set_index(['School','Class','Address'])
df_muls.head()

			Gender	Height	Weight	Math	Physics
School	Class	Address
S_1	C_1	street_1	M	173	63	34.0	A+
		street_2	F	192	73	32.5	B+
		street_2	M	186	82	87.2	B+
		street_2	F	167	81	80.4	B-
		street_4	F	159	64	84.8	B+

df_muls.reorder_levels([2,0,1],axis=0).sort_index().head()

			Gender	Height	Weight	Math	Physics
Address	School	Class
street_1	S_1	C_1	M	173	63	34.0	A+
	S_1	C_3	F	175	57	87.7	A-
	S_2	C_2	M	175	74	47.2	B-
street_2	S_1	C_1	F	192	73	32.5	B+
street_2	S_1	C_1	M	186	82	87.2	B+

#如果索引有name，可以直接使用name
df_muls.reorder_levels(['Address','School','Class'],axis=0).sort_index().head()

			Gender	Height	Weight	Math	Physics
Address	School	Class
street_1	S_1	C_1	M	173	63	34.0	A+
	S_1	C_3	F	175	57	87.7	A-
	S_2	C_2	M	175	74	47.2	B-
street_2	S_1	C_1	F	192	73	32.5	B+
street_2	S_1	C_1	M	186	82	87.2	B+

三、索引设定

1. index_col参数

index_col是read_csv中的一个参数，而不是某一个方法：

pd.read_csv('data/table.csv',index_col=['Address','School']).head()

		Class	ID	Gender	Height	Weight	Math	Physics
Address	School
street_1	S_1	C_1	1101	M	173	63	34.0	A+
street_2	S_1	C_1	1102	F	192	73	32.5	B+
	S_1	C_1	1103	M	186	82	87.2	B+
	S_1	C_1	1104	F	167	81	80.4	B-
street_4	S_1	C_1	1105	F	159	64	84.8	B+

2. reindex和reindex_like

reindex是指重新索引，它的重要特性在于索引对齐，很多时候用于重新排序

df.head()

	School	Class	Gender	Address	Height	Weight	Math	Physics
ID
1101	S_1	C_1	M	street_1	173	63	34.0	A+
1102	S_1	C_1	F	street_2	192	73	32.5	B+
1103	S_1	C_1	M	street_2	186	82	87.2	B+
1104	S_1	C_1	F	street_2	167	81	80.4	B-
1105	S_1	C_1	F	street_4	159	64	84.8	B+

df.reindex(index=[1101,1203,1206,2402])

	School	Class	Gender	Address	Height	Weight	Math	Physics
ID
1101	S_1	C_1	M	street_1	173.0	63.0	34.0	A+
1203	S_1	C_2	M	street_6	160.0	53.0	58.8	A+
1206	NaN	NaN	NaN	NaN	NaN	NaN	NaN	NaN
2402	S_2	C_4	M	street_7	166.0	82.0	48.7	B

df.reindex(columns=['Height','Gender','Average']).head()

	Height	Gender	Average
ID
1101	173	M	NaN
1102	192	F	NaN
1103	186	M	NaN
1104	167	F	NaN
1105	159	F	NaN

可以选择缺失值的填充方法：fill_value和method（bfill/ffill/nearest），其中method参数必须索引单调

df.reindex(index=[1101,1203,1206,2402],method='bfill')
#这里的单调是指df必须索引经过排序，否则报错
#bfill表示用所在索引1206的后一个有效行填充，ffill为前一个有效行，nearest是指最近的

	School	Class	Gender	Address	Height	Weight	Math	Physics
ID
1101	S_1	C_1	M	street_1	173	63	34.0	A+
1203	S_1	C_2	M	street_6	160	53	58.8	A+
1206	S_1	C_3	M	street_4	161	68	31.5	B+
2402	S_2	C_4	M	street_7	166	82	48.7	B

df.reindex(index=[1101,1203,1206,2402],method='nearest')
#数值上1205比1301更接近1206，因此用前者填充

	School	Class	Gender	Address	Height	Weight	Math	Physics
ID
1101	S_1	C_1	M	street_1	173	63	34.0	A+
1203	S_1	C_2	M	street_6	160	53	58.8	A+
1206	S_1	C_2	F	street_6	167	63	68.4	B-
2402	S_2	C_4	M	street_7	166	82	48.7	B

reindex_like的作用为生成一个横纵索引完全与参数列表一致的DataFrame，数据使用被调用的表

df_temp = pd.DataFrame({'Weight':np.zeros(5),
                        'Height':np.zeros(5),
                        'ID':[1101,1104,1103,1106,1102]}).set_index('ID')
df_temp.reindex_like(df[0:5][['Weight','Height']])

	Weight	Height
ID
1101	0.0	0.0
1102	0.0	0.0
1103	0.0	0.0
1104	0.0	0.0
1105	NaN	NaN

如果df_temp单调还可以使用method参数：

df_temp = pd.DataFrame({'Weight':range(5),
                        'Height':range(5),
                        'ID':[1101,1104,1103,1106,1102]}).set_index('ID').sort_index()
df_temp.reindex_like(df[0:5][['Weight','Height']],method='bfill')
#可以自行检验这里的1105的值是否是由bfill规则填充

	Weight	Height
ID
1101	0	0
1102	4	4
1103	2	2
1104	1	1
1105	3	3

3. set_index和reset_index

先介绍set_index：从字面意思看，就是将某些列作为索引

使用表内列作为索引：

df.head()

	School	Class	Gender	Address	Height	Weight	Math	Physics
ID
1101	S_1	C_1	M	street_1	173	63	34.0	A+
1102	S_1	C_1	F	street_2	192	73	32.5	B+
1103	S_1	C_1	M	street_2	186	82	87.2	B+
1104	S_1	C_1	F	street_2	167	81	80.4	B-
1105	S_1	C_1	F	street_4	159	64	84.8	B+

df.set_index('Class').head()

	School	Gender	Address	Height	Weight	Math	Physics
Class
C_1	S_1	M	street_1	173	63	34.0	A+
C_1	S_1	F	street_2	192	73	32.5	B+
C_1	S_1	M	street_2	186	82	87.2	B+
C_1	S_1	F	street_2	167	81	80.4	B-
C_1	S_1	F	street_4	159	64	84.8	B+

利用append参数可以将当前索引维持不变

df.set_index('Class',append=True).head()

		School	Gender	Address	Height	Weight	Math	Physics
ID	Class
1101	C_1	S_1	M	street_1	173	63	34.0	A+
1102	C_1	S_1	F	street_2	192	73	32.5	B+
1103	C_1	S_1	M	street_2	186	82	87.2	B+
1104	C_1	S_1	F	street_2	167	81	80.4	B-
1105	C_1	S_1	F	street_4	159	64	84.8	B+

当使用与表长相同的列作为索引（需要先转化为Series，否则报错）：

df.set_index(pd.Series(range(df.shape[0]))).head()

	School	Class	Gender	Address	Height	Weight	Math	Physics
0	S_1	C_1	M	street_1	173	63	34.0	A+
1	S_1	C_1	F	street_2	192	73	32.5	B+
2	S_1	C_1	M	street_2	186	82	87.2	B+
3	S_1	C_1	F	street_2	167	81	80.4	B-
4	S_1	C_1	F	street_4	159	64	84.8	B+

可以直接添加多级索引：

df.set_index([pd.Series(range(df.shape[0])),pd.Series(np.ones(df.shape[0]))]).head()

		School	Class	Gender	Address	Height	Weight	Math	Physics
0	1.0	S_1	C_1	M	street_1	173	63	34.0	A+
1	1.0	S_1	C_1	F	street_2	192	73	32.5	B+
2	1.0	S_1	C_1	M	street_2	186	82	87.2	B+
3	1.0	S_1	C_1	F	street_2	167	81	80.4	B-
4	1.0	S_1	C_1	F	street_4	159	64	84.8	B+

下面介绍reset_index方法，它的主要功能是将索引重置

默认状态直接恢复到自然数索引：

df.reset_index().head()

	ID	School	Class	Gender	Address	Height	Weight	Math	Physics
0	1101	S_1	C_1	M	street_1	173	63	34.0	A+
1	1102	S_1	C_1	F	street_2	192	73	32.5	B+
2	1103	S_1	C_1	M	street_2	186	82	87.2	B+
3	1104	S_1	C_1	F	street_2	167	81	80.4	B-
4	1105	S_1	C_1	F	street_4	159	64	84.8	B+

用level参数指定哪一层被reset，用col_level参数指定set到哪一层：

L1,L2 = ['A','B','C'],['a','b','c']
mul_index1 = pd.MultiIndex.from_product([L1,L2],names=('Upper', 'Lower'))
L3,L4 = ['D','E','F'],['d','e','f']
mul_index2 = pd.MultiIndex.from_product([L3,L4],names=('Big', 'Small'))
df_temp = pd.DataFrame(np.random.rand(9,9),index=mul_index1,columns=mul_index2)
df_temp.head()

	Big	D			E			F
	Small	d	e	f	d	e	f	d	e	f
Upper	Lower
A	a	0.077679	0.567787	0.665333	0.942349	0.531474	0.330951	0.882092	0.275882	0.650953
	b	0.770243	0.313352	0.220805	0.027873	0.761497	0.119895	0.310588	0.198915	0.472835
	c	0.160599	0.974000	0.929504	0.750928	0.097759	0.675912	0.686486	0.614004	0.167216
B	a	0.968565	0.406914	0.173109	0.533618	0.014341	0.701709	0.704982	0.623265	0.677072
B	b	0.687038	0.017382	0.105115	0.025243	0.605660	0.349725	0.018865	0.078166	0.920426

df_temp1 = df_temp.reset_index(level=1,col_level=1)
df_temp1.head()

Big		D			E			F
Small	Lower	d	e	f	d	e	f	d	e	f
Upper
A	a	0.077679	0.567787	0.665333	0.942349	0.531474	0.330951	0.882092	0.275882	0.650953
A	b	0.770243	0.313352	0.220805	0.027873	0.761497	0.119895	0.310588	0.198915	0.472835
A	c	0.160599	0.974000	0.929504	0.750928	0.097759	0.675912	0.686486	0.614004	0.167216
B	a	0.968565	0.406914	0.173109	0.533618	0.014341	0.701709	0.704982	0.623265	0.677072
B	b	0.687038	0.017382	0.105115	0.025243	0.605660	0.349725	0.018865	0.078166	0.920426

df_temp1.columns
#看到的确插入了level2

MultiIndex([( '', 'Lower'),
            ('D',     'd'),
            ('D',     'e'),
            ('D',     'f'),
            ('E',     'd'),
            ('E',     'e'),
            ('E',     'f'),
            ('F',     'd'),
            ('F',     'e'),
            ('F',     'f')],
           names=['Big', 'Small'])

df_temp1.index
#最内层索引被移出

Index(['A', 'A', 'A', 'B', 'B', 'B', 'C', 'C', 'C'], dtype='object', name='Upper')

4. rename_axis和rename

rename_axis是针对多级索引的方法，作用是修改某一层的索引名，而不是索引标签

df_temp.rename_axis(index={'Lower':'LowerLower'},columns={'Big':'BigBig'})

	BigBig	D			E			F
	Small	d	e	f	d	e	f	d	e	f
Upper	LowerLower
A	a	0.077679	0.567787	0.665333	0.942349	0.531474	0.330951	0.882092	0.275882	0.650953
	b	0.770243	0.313352	0.220805	0.027873	0.761497	0.119895	0.310588	0.198915	0.472835
	c	0.160599	0.974000	0.929504	0.750928	0.097759	0.675912	0.686486	0.614004	0.167216
B	a	0.968565	0.406914	0.173109	0.533618	0.014341	0.701709	0.704982	0.623265	0.677072
	b	0.687038	0.017382	0.105115	0.025243	0.605660	0.349725	0.018865	0.078166	0.920426
	c	0.693014	0.931630	0.483892	0.384802	0.782509	0.162382	0.542573	0.315541	0.602177
C	a	0.133081	0.769785	0.892641	0.122432	0.094235	0.638547	0.456789	0.749265	0.250103
	b	0.526646	0.710174	0.754488	0.323552	0.290120	0.659110	0.325425	0.444771	0.168545
	c	0.905280	0.490078	0.735828	0.574289	0.460427	0.755454	0.692325	0.571639	0.145983

rename方法用于修改列或者行索引标签，而不是索引名：

df_temp.rename(index={'A':'T'},columns={'e':'changed_e'}).head()

	Big	D			E			F
	Small	d	changed_e	f	d	changed_e	f	d	changed_e	f
Upper	Lower
T	a	0.077679	0.567787	0.665333	0.942349	0.531474	0.330951	0.882092	0.275882	0.650953
	b	0.770243	0.313352	0.220805	0.027873	0.761497	0.119895	0.310588	0.198915	0.472835
	c	0.160599	0.974000	0.929504	0.750928	0.097759	0.675912	0.686486	0.614004	0.167216
B	a	0.968565	0.406914	0.173109	0.533618	0.014341	0.701709	0.704982	0.623265	0.677072
B	b	0.687038	0.017382	0.105115	0.025243	0.605660	0.349725	0.018865	0.078166	0.920426

四、常用索引型函数

1. where函数

当对条件为False的单元进行填充：

df.head()

	School	Class	Gender	Address	Height	Weight	Math	Physics
ID
1101	S_1	C_1	M	street_1	173	63	34.0	A+
1102	S_1	C_1	F	street_2	192	73	32.5	B+
1103	S_1	C_1	M	street_2	186	82	87.2	B+
1104	S_1	C_1	F	street_2	167	81	80.4	B-
1105	S_1	C_1	F	street_4	159	64	84.8	B+

df.where(df['Gender']=='M').head()
#不满足条件的行全部被设置为NaN

	School	Class	Gender	Address	Height	Weight	Math	Physics
ID
1101	S_1	C_1	M	street_1	173.0	63.0	34.0	A+
1102	NaN	NaN	NaN	NaN	NaN	NaN	NaN	NaN
1103	S_1	C_1	M	street_2	186.0	82.0	87.2	B+
1104	NaN	NaN	NaN	NaN	NaN	NaN	NaN	NaN
1105	NaN	NaN	NaN	NaN	NaN	NaN	NaN	NaN

通过这种方法筛选结果和[]操作符的结果完全一致：

df.where(df['Gender']=='M').dropna().head()

	School	Class	Gender	Address	Height	Weight	Math	Physics
ID
1101	S_1	C_1	M	street_1	173.0	63.0	34.0	A+
1103	S_1	C_1	M	street_2	186.0	82.0	87.2	B+
1201	S_1	C_2	M	street_5	188.0	68.0	97.0	A-
1203	S_1	C_2	M	street_6	160.0	53.0	58.8	A+
1301	S_1	C_3	M	street_4	161.0	68.0	31.5	B+

第一个参数为布尔条件，第二个参数为填充值：

df.where(df['Gender']=='M',np.random.rand(df.shape[0],df.shape[1])).head()

	School	Class	Gender	Address	Height	Weight	Math	Physics
ID
1101	S_1	C_1	M	street_1	173.000000	63.000000	34.000000	A+
1102	0.804438	0.956796	0.182926	0.728754	0.810268	0.254977	0.635681	0.0883274
1103	S_1	C_1	M	street_2	186.000000	82.000000	87.200000	B+
1104	0.216128	0.677674	0.290603	0.000361722	0.697820	0.679540	0.930052	0.290292
1105	0.478766	0.802287	0.745546	0.900654	0.749546	0.573542	0.108087	0.00666063

2. mask函数

mask函数与where功能上相反，其余完全一致，即对条件为True的单元进行填充

df.mask(df['Gender']=='M').dropna().head()

	School	Class	Gender	Address	Height	Weight	Math	Physics
ID
1102	S_1	C_1	F	street_2	192.0	73.0	32.5	B+
1104	S_1	C_1	F	street_2	167.0	81.0	80.4	B-
1105	S_1	C_1	F	street_4	159.0	64.0	84.8	B+
1202	S_1	C_2	F	street_4	176.0	94.0	63.5	B-
1204	S_1	C_2	F	street_5	162.0	63.0	33.8	B

df.mask(df['Gender']=='M',np.random.rand(df.shape[0],df.shape[1])).head()

	School	Class	Gender	Address	Height	Weight	Math	Physics
ID
1101	0.682213	0.17613	0.81589	0.899976	0.779533	0.768027	0.824438	0.169901
1102	S_1	C_1	F	street_2	192.000000	73.000000	32.500000	B+
1103	0.555236	0.758632	0.12173	0.374172	0.385267	0.264608	0.992286	0.00513714
1104	S_1	C_1	F	street_2	167.000000	81.000000	80.400000	B-
1105	S_1	C_1	F	street_4	159.000000	64.000000	84.800000	B+

3. query函数

df.head()

	School	Class	Gender	Address	Height	Weight	Math	Physics
ID
1101	S_1	C_1	M	street_1	173	63	34.0	A+
1102	S_1	C_1	F	street_2	192	73	32.5	B+
1103	S_1	C_1	M	street_2	186	82	87.2	B+
1104	S_1	C_1	F	street_2	167	81	80.4	B-
1105	S_1	C_1	F	street_4	159	64	84.8	B+

query函数中的布尔表达式中，下面的符号都是合法的：行列索引名、字符串、and/not/or/&/|/~/not in/in/==/!=、四则运算符

df.query('(Address in ["street_6","street_7"])&(Weight>(70+10))&(ID in [1303,2304,2402])')

	School	Class	Gender	Address	Height	Weight	Math	Physics
ID
1303	S_1	C_3	M	street_7	188	82	49.7	B
2304	S_2	C_3	F	street_6	164	81	95.5	A-
2402	S_2	C_4	M	street_7	166	82	48.7	B

五、重复元素处理

1. duplicated方法

该方法返回了是否重复的布尔列表

df.duplicated('Class').head()

ID
1101    False
1102     True
1103     True
1104     True
1105     True
dtype: bool

可选参数keep默认为first，即首次出现设为不重复，若为last，则最后一次设为不重复，若为False，则所有重复项为True

df.duplicated('Class',keep='last').tail()

ID
2401     True
2402     True
2403     True
2404     True
2405    False
dtype: bool

df.duplicated('Class',keep=False).head()

ID
1101    True
1102    True
1103    True
1104    True
1105    True
dtype: bool

2. drop_duplicates方法

从名字上看出为剔除重复项，这在后面章节中的分组操作中可能是有用的，例如需要保留每组的第一个值：

df.drop_duplicates('Class')

	School	Class	Gender	Address	Height	Weight	Math	Physics
ID
1101	S_1	C_1	M	street_1	173	63	34.0	A+
1201	S_1	C_2	M	street_5	188	68	97.0	A-
1301	S_1	C_3	M	street_4	161	68	31.5	B+
2401	S_2	C_4	F	street_2	192	62	45.3	A

参数与duplicate函数类似：

df.drop_duplicates('Class',keep='last')

	School	Class	Gender	Address	Height	Weight	Math	Physics
ID
2105	S_2	C_1	M	street_4	170	81	34.2	A
2205	S_2	C_2	F	street_7	183	76	85.4	B
2305	S_2	C_3	M	street_4	187	73	48.9	B
2405	S_2	C_4	F	street_6	193	54	47.6	B

在传入多列时等价于将多列共同视作一个多级索引，比较重复项：

df.drop_duplicates(['School','Class'])

	School	Class	Gender	Address	Height	Weight	Math	Physics
ID
1101	S_1	C_1	M	street_1	173	63	34.0	A+
1201	S_1	C_2	M	street_5	188	68	97.0	A-
1301	S_1	C_3	M	street_4	161	68	31.5	B+
2101	S_2	C_1	M	street_7	174	84	83.3	C
2201	S_2	C_2	M	street_5	193	100	39.1	B
2301	S_2	C_3	F	street_4	157	78	72.3	B+
2401	S_2	C_4	F	street_2	192	62	45.3	A

六、抽样函数

这里的抽样函数指的就是sample函数

（a）n为样本量

df.sample(n=5)

	School	Class	Gender	Address	Height	Weight	Math	Physics
ID
2403	S_2	C_4	F	street_6	158	60	59.7	B+
1305	S_1	C_3	F	street_5	187	69	61.7	B-
2203	S_2	C_2	M	street_4	155	91	73.8	A+
2304	S_2	C_3	F	street_6	164	81	95.5	A-
1102	S_1	C_1	F	street_2	192	73	32.5	B+

（b）frac为抽样比

df.sample(frac=0.05)

	School	Class	Gender	Address	Height	Weight	Math	Physics
ID
1102	S_1	C_1	F	street_2	192	73	32.5	B+
2103	S_2	C_1	M	street_4	157	61	52.5	B-

（c）replace为是否放回

df.sample(n=df.shape[0],replace=True).head()

	School	Class	Gender	Address	Height	Weight	Math	Physics
ID
2404	S_2	C_4	F	street_2	160	84	67.7	B
2401	S_2	C_4	F	street_2	192	62	45.3	A
1305	S_1	C_3	F	street_5	187	69	61.7	B-
2204	S_2	C_2	M	street_1	175	74	47.2	B-
2103	S_2	C_1	M	street_4	157	61	52.5	B-

df.sample(n=35,replace=True).index.is_unique

False

（d）axis为抽样维度，默认为0，即抽行

df.sample(n=3,axis=1).head()

	Height	Physics	School
ID
1101	173	A+	S_1
1102	192	B+	S_1
1103	186	B+	S_1
1104	167	B-	S_1
1105	159	B+	S_1

（e）weights为样本权重，自动归一化

df.sample(n=3,weights=np.random.rand(df.shape[0])).head()

	School	Class	Gender	Address	Height	Weight	Math	Physics
ID
1302	S_1	C_3	F	street_1	175	57	87.7	A-
1102	S_1	C_1	F	street_2	192	73	32.5	B+
2105	S_2	C_1	M	street_4	170	81	34.2	A

#以某一列为权重，这在抽样理论中很常见
#抽到的概率与Math数值成正比
df.sample(n=3,weights=df['Math']).head()

	School	Class	Gender	Address	Height	Weight	Math	Physics
ID
1103	S_1	C_1	M	street_2	186	82	87.2	B+
2405	S_2	C_4	F	street_6	193	54	47.6	B
1205	S_1	C_2	F	street_6	167	63	68.4	B-

七、问题与练习

1. 问题

【问题一】如何更改列或行的顺序？如何交换奇偶行（列）的顺序？

【问题二】如果要选出DataFrame的某个子集，请给出尽可能多的方法实现。

【问题三】 query函数比其他索引方法的速度更慢吗？在什么场合使用什么索引最高效？

【问题四】单级索引能使用Slice对象吗？能的话怎么使用，请给出一个例子。

【问题五】如何快速找出某一列的缺失值所在索引？

【问题六】索引设定中的所有方法分别适用于哪些场合？怎么直接把某个DataFrame的索引换成任意给定同长度的索引？

【问题七】对于多层索引，怎么对内层进行条件筛选？

【问题八】 swaplevel中的axis参数为1时，代表什么意思？i和j只能是数值型吗？

2. 练习

【练习一】现有一份关于UFO的数据集，请解决下列问题：

pd.read_csv('data/UFO.csv').head()

	datetime	shape	duration (seconds)	latitude	longitude
0	10/10/1949 20:30	cylinder	2700.0	29.883056	-97.941111
1	10/10/1949 21:00	light	7200.0	29.384210	-98.581082
2	10/10/1955 17:00	circle	20.0	53.200000	-2.916667
3	10/10/1956 21:00	circle	20.0	28.978333	-96.645833
4	10/10/1960 20:00	light	900.0	21.418056	-157.803611

（a）在所有被观测时间超过60s的时间中，哪个形状最多？

（b）对经纬度进行划分：-180°至180°以30°为一个经度划分，-90°至90°以18°为一个维度划分，请问哪个区域中报告的UFO事件数量最多？

【练习二】现有一份关于口袋妖怪的数据集，请解决下列问题：

pd.read_csv('data/Pokemon.csv').head()

	#	Name	Type 1	Type 2	Total	HP	Attack	Defense	Sp. Atk	Sp. Def	Speed	Generation	Legendary
0	1	Bulbasaur	Grass	Poison	318	45	49	49	65	65	45	1	False
1	2	Ivysaur	Grass	Poison	405	60	62	63	80	80	60	1	False
2	3	Venusaur	Grass	Poison	525	80	82	83	100	100	80	1	False
3	3	VenusaurMega Venusaur	Grass	Poison	625	80	100	123	122	120	80	1	False
4	4	Charmander	Fire	NaN	309	39	52	43	60	50	65	1	False

（a）双属性的Pokemon占总体比例的多少？

（b）在所有种族值（Total）不小于580的Pokemon中，非神兽（Legendary=False）的比例为多少？

（c）在第一属性为格斗系（Fighting）的Pokemon中，物攻排名前三高的是哪些？

（d）请问六项种族指标（HP、物攻、特攻、物防、特防、速度）极差的均值最大的是哪个属性（只考虑第一属性，且均值是对属性而言）？

（e）哪个属性（只考虑第一属性）神兽占总Pokemon的比例最高？该属性神兽的种族值均值也是最高的吗？

posted @ 2020-07-08 15:10 hichens 阅读(155) 评论(0) 编辑收藏举报

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hichens

Pandas索引

第2章 索引

一、单级索引

1. loc方法、iloc方法、[]操作符

最常用的索引方法可能就是这三类，其中iloc表示位置索引，loc表示标签索引，[]也具有很大的便利性，各有特点

（a）loc方法

① 单行索引：

② 多行索引：

③ 单列索引：

④ 多列索引：

⑤ 联合索引：

⑥ 函数式索引：

⑦ 布尔索引（将重点在第2节介绍）

小节：本质上说，loc中能传入的只有布尔列表和索引子集构成的列表，只要把握这个原则就很容易理解上面那些操作

（b）iloc方法（注意与loc不同，切片右端点不包含）

① 单行索引：

② 多行索引：

③ 单列索引：

④ 多列索引：

⑤ 混合索引：

⑥ 函数式索引：

小节：iloc中接收的参数只能为整数或整数列表或布尔列表，不能使用布尔Series，如果要用就必须如下把values拿出来

（c） []操作符

（c.1）Series的[]操作

① 单元素索引：

② 多行索引：

③ 函数式索引：

④ 布尔索引：

【注意】如果不想陷入困境，请不要在行索引为浮点时使用[]操作符，因为在Series中[]的浮点切片并不是进行位置比较，而是值比较，非常特殊

（c.2）DataFrame的[]操作

① 单行索引：

② 多行索引：

③ 单列索引：

④ 多列索引：

⑤函数式索引：

⑥ 布尔索引：

小节：一般来说，[]操作符常用于列选择或布尔选择，尽量避免行的选择

2. 布尔索引

（a）布尔符号：'&','|','~'：分别代表和and，或or，取反not

loc和[]中相应位置都能使用布尔列表选择：

（b） isin方法

3. 快速标量索引

当只需要取一个元素时，at和iat方法能够提供更快的实现：

4. 区间索引

此处介绍并不是说只能在单级索引中使用区间索引，只是作为一种特殊类型的索引方式，在此处先行介绍

（a）利用interval_range方法

（b）利用cut将数值列转为区间为元素的分类变量，例如统计数学成绩的区间情况：

（c）区间索引的选取

如果想要选取某个区间，先要把分类变量转为区间变量，再使用overlap方法：

二、多级索引

1. 创建多级索引

（a）通过from_tuple或from_arrays

① 直接创建元组

② 利用zip创建元组

③ 通过Array创建

（b）通过from_product

（c）指定df中的列创建（set_index方法）

2. 多层索引切片

（a）一般切片

（b）第一类特殊情况：由元组构成列表

（c）第二类特殊情况：由列表构成元组

3. 多层索引中的slice对象

IndexSlice本质上是对多个Slice对象的包装

索引Slice可以与loc一起完成切片操作，主要有两种用法

（a）loc[idx[*,*]]型

第一个星号表示行，第二个表示列，且使用布尔索引时，需要索引对齐

（b）loc[idx[*,*],idx[*,*]]型

这里与上面的区别在于（a）中的loc是没有逗号隔开的，但（b）是用逗号隔开，前面一个idx表示行索引，后面一个idx为列索引

这种用法非常灵活，因此多举几个例子方便理解

4. 索引层的交换

（a）swaplevel方法（两层交换）

（b）reorder_levels方法（多层交换）

三、索引设定

1. index_col参数

index_col是read_csv中的一个参数，而不是某一个方法：

2. reindex和reindex_like

reindex是指重新索引，它的重要特性在于索引对齐，很多时候用于重新排序

可以选择缺失值的填充方法：fill_value和method（bfill/ffill/nearest），其中method参数必须索引单调

reindex_like的作用为生成一个横纵索引完全与参数列表一致的DataFrame，数据使用被调用的表

第2章索引

（a）loc[idx[,]]型

（b）loc[idx[,],idx[,]]型

【问题一】如何更改列或行的顺序？如何交换奇偶行（列）的顺序？

【问题二】如果要选出DataFrame的某个子集，请给出尽可能多的方法实现。

【问题四】单级索引能使用Slice对象吗？能的话怎么使用，请给出一个例子。

【问题五】如何快速找出某一列的缺失值所在索引？

【问题六】索引设定中的所有方法分别适用于哪些场合？怎么直接把某个DataFrame的索引换成任意给定同长度的索引？

【问题七】对于多层索引，怎么对内层进行条件筛选？

【练习一】现有一份关于UFO的数据集，请解决下列问题：

【练习二】现有一份关于口袋妖怪的数据集，请解决下列问题：