Python数据分析之pandas


前面一篇文章我们介绍了numpy,但numpy的特长并不是在于数据处理,而是在它能非常方便地实现科学计算,所以我们日常对数据进行处理时用的numpy情况并不是很多,我们需要处理的数据一般都是带有列标签和index索引的,而numpy并不支持这些,这时我们就需要pandas上场啦! 

WHAT?


Pandas是基于Numpy构建的库,在数据处理方面可以把它理解为numpy加强版,同时Pandas也是一项开源项目:Github 。不同于numpy的是,pandas拥有种数据结构:SeriesDataFrame:  下面我们就来生成一个简单的series对象来方便理解:  Series是一种类似一维数组的数据结构,由一组数据和与之相关的index组成,这个结构一看似乎与dict字典差不多,我们知道字典是一种无序的数据结构,而pandas中的Series的数据结构不一样,它相当于定长有序的字典,并且它的index和value之间是独立的,两者的索引还是有区别的,Series的index可变的,而dict字典的key值是不可变的。 下面照例生成一个简单的DataFrame对象: DataFrame这种数据结构我们可以把它看作是一张二维表,DataFrame长得跟我们平时使用的Excel表格差不多,DataFrame的横行称为columns,竖列和Series一样称为index,DataFrame每一列可以是不同类型的值集合,所以DataFrame你也可以把它视为不同数据类型同一index的Series集合。 —

科学计算方面numpy是优势,但在数据处理方面DataFrame就更胜一筹了,事实上DataFrame已经覆盖了一部分的数据操作了,对于数据挖掘来说,工作可大概分为读取数据-数据清洗-分析建模-结果展示: 先说说读取数据,Pandas提供强大的IO读取工具,csv格式、Excel文件、数据库等都可以非常简便地读取,对于大数据,pandas也支持大文件的分块读取; 接下来就是数据清洗,面对数据集,我们遇到最多的情况就是存在缺失值,Pandas把各种类型数据类型的缺失值统一称为NaN(这里要多说几句,None==None这个结果是true,但np.nan==np.nan这个结果是false,NaN在官方文档中定义的是float类型,有关于NaN和None的区别以及使用,有位博主已经做好整理:None vs NaN 最重要的分析建模阶段,Pandas自动且明确的数据对齐特性,非常方便地使新的对象可以正确地与一组标签对齐,有了这个特性,Pandas就可以非常方便地将数据集进行拆分-重组操作。 最后就是结果展示阶段了,我们都知道Matplotlib是个数据视图化的好工具,Pandas与Matplotlib搭配,不用复杂的代码,就可以生成多种多样的数据视图。 —

Series

Series的两种生成方式: 虽然我们在生成的时候没有设置index值,但Series还是会自动帮我们生成index,这种方式生成的Series结构跟list列表差不多,可以把这种形式的Series理解为竖起来的list列表。 这种形式的Series可以理解为numpy的array外面披了一件index的马甲,所以array的相关操作,Series同样也是支持的。结构非常相似的dict字典同样也是可以转化为Series格式的查看Series的相关信息: Series的NaN生成: 从这里我们可以看出Series的生成依据的是index值,index‘a’在字典dic的key中并不存在,Series自然也找不到’a’的对应value值,这种情况下Pandas就会自动生成NaN(not a number)来填补缺失值,这里还有个有趣的现象,原本dtype是int类型,生成NaN后就变成了float类型了,因为NaN的官方定义就是float类型NaN的相关查询: 切记切记,查询NaN值切记不要使用np.nan==np.nan这种形式来作为判断条件,结果永远是False,==是用作值判断的,而NaN并没有值,如果你不想使用上方的判断方法,你可以使用is作为判断方法,is对象引用判断np.nan is np.nan,结果就是你要的True。 Series自动对齐: 从上面两个Series中不难看出各自的index所处位置并不完全相同,这时Series的自动对齐特性就发挥作用了,在算术运算中,Series会自动寻找匹配的index值进行运算,如果index不存在匹配则自动赋予NaN,值得注意的是,任何数+NaN=NaN,你可以把NaN理解为吸收一切的黑洞。 Series的name属性: Series对象本身及其索引index都有一个name属性,name属性主要发挥作用是在DataFrame中,当我们把一个Series对象放进DataFrame中,新的列将根据我们的name属性对该列进行命名,如果我们没有给Series命名,DataFrame则会自动帮我们命名为0

DataFrame

DataFrame的生成: DataFrame的生成与Series差不多,你可以自己指定index,也可不指定,DataFrame会自动帮你补上。 查看DataFrame的相关信息: DataFrame的索引: 其实行索引,除了iloc,loc还有个ixix既可以进行行标签索引,也可以进行行号索引,但这也大大增加了它的不确定性,有时会出现一些奇怪的问题,所以pandas在0.20.0版本的时候就把ix给弃用了。 DataFrame的常用操作: 简单地增加行、列: 删除行、列操作: 这里需要注意的是,使用drop()方法返回的是Copy而不是视图,要想真正在原数据里删除行,就要设置inplace=True设置某一列为index: 处理缺失值: 还是需要注意:这些方法返回的是copy而不是视图,如果想在原数据上改变,别忘了inplace=True数据合并: 平时进行数据合并操作,更多的会出一种情况,那就是出现重复值,DataFrame也为我们提供了简便的方法: data.drop_duplicates(inplace=True) 数据的简单保存与读取: 为什么会出现这种情况呢,从头看到尾的同学可能就看出来了,增加第三行时,我用的是loc[‘3’]行标签来增加的,而read_csv方法是默认index是从0开始增长的,此时只需要我们设置下index参数就ok了: 其他的还有header参数,这些参数都是我们在保存数据时需要注意的。 —

pandas的操作和方法肯定远远不止于这些,查看这些方法最好的方法就是查看官方文档,pandas还有许多强大有用的方法,例如大数据读取,时间序列等等,这些就靠大家自己去pandas官方文档好好挖掘了。   才学疏浅,欢迎评论指导 参考资料: Liu Lixiang的博客 YXiao’s Blog 极客学院-《从零开始学Python-第二版》 Pandas 0.23.0官方文档