笨办法学分析[05]pandas常用操作(二)
2018-10-10 本文已影响26人
一起学分析
22.缺失值判断: s.isnull()
isnull()方法可以对缺失值NaN值进行判断，返回对Series或DataFrame的每个元素的判定结果，存在缺失值。但不能识别空值，空格等。
notnull()是isnull()的否定式。
In [2]: s=pd.Series(['a','b','c','',' ',np.nan,None])
In [3]: s
Out[3]:
0 a
1 b
2 c
3
4
5 NaN
6 None
dtype: object
In [4]: s.isnull()
Out[4]:
0 False
1 False
2 False
3 False
4 False
5 True
6 True
dtype: bool
#对dataframe进行判断
In [5]: df=pd.DataFrame([['a','b','c','',' ',np.nan,None],
...: ['E','F',np.nan,'H','I',3,6]],index=['a1','a2']).T
In [6]: df
Out[6]:
a1 a2
0 a E
1 b F
2 c NaN
3 H
4 I
5 NaN 3
6 NaN 6
In [7]: df.isnull()
Out[7]:
a1 a2
0 False False
1 False False
2 False True
3 False False
4 False False
5 True False
6 True False
23.删除缺失值: s.dropna() / df.dropna()
- dropna()默认会删除含有缺失值的行或列。对于DataFrame，可以通过how='all'来调节只删除所有数据均缺失的行列（默认how='any'）。
- 还可以通过调节axis=1参数来删除列。
- 也可以通过thresh参数来选取最少non-NA值个数的行选出来（即对每行或列的缺失值进行统计，thresh等于几就删除缺失值最多的这几行或几列）。
In [8]: s
Out[8]:
0 a
1 b
2 c
3
4
5 NaN
6 None
dtype: object
In [9]: s.dropna()
Out[9]:
0 a
1 b
2 c
3
4
dtype: object
#对于DataFrame，dropna还有可选参数
In [10]: df2=pd.DataFrame([['a','b','c','',' ',np.nan,None],
...: ['E','F',np.nan,'H','I',3,np.nan]],index=['a1','a2']).T
In [11]: df2
Out[11]:
a1 a2
0 a E
1 b F
2 c NaN
3 H
4 I
5 NaN 3
6 NaN NaN
In [12]: df2.dropna()
Out[12]:
a1 a2
0 a E
1 b F
3 H
4 I
In [13]: df2.dropna(how='all')
Out[13]:
a1 a2
0 a E
1 b F
2 c NaN
3 H
4 I
5 NaN 3
24.填充缺失值: s.fillna() / df.fillna()
- 通过value来给缺失值赋值想要的值
- 通过method参数来选择填充方法，ffill或pad表示向前填充(即用前面的一个非缺失值填充），backfill或bfill表示向后填充。
- 还可以利用计算数据进行填充，如平均值或中位数等（df.mean()、df.median())
In [14]: df2
Out[14]:
a1 a2
0 a E
1 b F
2 c NaN
3 H
4 I
5 NaN 3
6 NaN NaN
#直接填充值
In [15]: df2.fillna(888)
Out[15]:
a1 a2
0 a E
1 b F
2 c 888
3 H
4 I
5 888 3
6 888 888
#使用method参数
In [16]: df2.fillna(method='ffill')
Out[16]:
a1 a2
0 a E
1 b F
2 c F
3 H
4 I
5 3
6 3
#可以使用计算值填充数据
In [17]: df2.fillna(df.count())
Out[17]:
a1 a2
0 a E
1 b F
2 c 6
3 H
4 I
5 5 3
6 5 6
25.重复值判定: s.duplicated() / df.duplicated()
- duplicated()会返回一个布尔系列，来判定此行/列在之前是否出现过
In [24]: s2=pd.Series(['A','A','B','b'])
In [25]: s2
Out[25]:
0 A
1 A
2 B
3 b
dtype: object
In [26]: s2.duplicated()
Out[26]:
0 False
1 True
2 False
3 False
dtype: bool
In [27]: df4=pd.DataFrame([['A','A','B','b'],
...: ['A','C','b','b'],
...: ['e','d','f','b'],
...: ['e','d','f','b']],columns=['a1','a2','a3','a4'])
In [28]: df4
Out[28]:
a1 a2 a3 a4
0 A A B b
1 A C b b
2 e d f b
3 e d f b
In [29]: df4.duplicated()
Out[29]:
0 False
1 False
2 False
3 True
dtype: bool
26.删除重复值: s.drop_duplicates() / df.drop_duplicates()
- drop_duplicates()可以删除重复出现的数据
- 通过参数keep调节保留的数据，keep='first'保留重复的第一个数据，keep='last'保留最后一个数据，keep=False删除所有重复数据（只保留没有重复的数据）
- 通过subset参数可以指定部分列进行重复判断，默认为判断所有列，指定subset=['colname1','colname2']
- 通过参数inplace=True可以对数据进行原地修改
In [30]: s2
Out[30]:
0 A
1 A
2 B
3 b
dtype: object
In [31]: s2.drop_duplicates()
Out[31]:
0 A
2 B
3 b
dtype: object
In [32]: df4
Out[32]:
a1 a2 a3 a4
0 A A B b
1 A C b b
2 e d f b
3 e d f b
In [33]: df4.drop_duplicates()
Out[33]:
a1 a2 a3 a4
0 A A B b
1 A C b b
2 e d f b
In [34]: df4.drop_duplicates(keep=False)
Out[34]:
a1 a2 a3 a4
0 A A B b
1 A C b b
#指定列进行重复判断
In [62]: df4.drop_duplicates(subset=['a1','a4'])
Out[62]:
a1 a2 a3 a4
0 A A B b
2 e d f b
27.数据分类（映射）: s.map(dict)
使用map()可以利用字典完成对数据序列的映射，在很多工作中会用到，例如对商品进行归类、把代号转换成文字内容等。
In [13]: df=pd.DataFrame([list('abcdefgh'),
...: [15,24,33,13,53,21,31,91],
...: [1,2,3,4,1,2,2,2]],index=['name','age','city']).T
In [14]: df
Out[14]:
name age city
0 a 15 1
1 b 24 2
2 c 33 3
3 d 13 4
4 e 53 1
5 f 21 2
6 g 31 2
7 h 91 2
#通过字典完成对用户名单的性别映射
In [15]: sex={'a':'男',
...: 'b':'女',
...: 'c':'男',
...: 'd':'男',
...: 'e':'女',
...: 'f':'男',
...: 'g':'未知',
...: 'h':'男',}
In [16]: df['sex']=df['name'].map(sex)
In [17]: df
Out[17]:
name age city sex
0 a 15 1 男
1 b 24 2 女
2 c 33 3 男
3 d 13 4 男
4 e 53 1 女
5 f 21 2 男
6 g 31 2 未知
7 h 91 2 男
28.替换值: s.replace() / df.replace()
- 可以针对单一值进行替换，如s.replace(oldvalue,newvalue)
- 也可以将多个值替换为同一个值，如s.replace([oldvalue1,oldvalue2],newvalue)。也可以传入两个列表，新旧值一一对应进行替换
- 对df执行replace操作时应特别注意，它会替换掉df中所有符合条件的数据，保险的做法是df['col']=df['col'].replace([oldlist],[newlist])
In [19]: df
Out[19]:
name age city sex
0 a 15 1 男
1 b 24 2 女
2 c 33 3 男
3 d 13 4 男
4 e 53 1 女
5 f 21 2 男
6 g 31 2 未知
7 h 91 2 男
#将city的代号对应到城市名称
In [20]: df['city']=df['city'].replace([1,2,3,4],['北京','上海','广州','重庆'])
In [21]: df
Out[21]:
name age city sex
0 a 15 北京 男
1 b 24 上海 女
2 c 33 广州 男
3 d 13 重庆 男
4 e 53 北京 女
5 f 21 上海 男
6 g 31 上海 未知
7 h 91 上海 男
29.离散化和面元划分（数据分段）: pd.cut(s,bins,labels)
- s：待分段数据
- bins：分段标准
- labels：分段标签
- 分段区间默认为左开右闭，可以通过参数right=False，修改区间段为左闭右开区间。
- 如果cut传入的不是面元边界，而是面元数量，则会根据数据的最大最小值计算等长面元，precision参数控制面元划分的小数位数。
- qcut，可以根据样本分位数对数据进行面元划分。
In [13]: ages = [20, 22, 25, 27, 21, 23, 37, 31, 61, 45, 41, 32]
...: bins=[10,18,25,45,70,100]
...: labels=['少年','青年','壮年','中年','老年']
...: cats=pd.cut(ages,bins,labels=labels)
In [14]: cats
Out[14]:
[青年, 青年, 青年, 壮年, 青年, ..., 壮年, 中年, 壮年, 壮年, 壮年]
Length: 12
Categories (5, object): [少年 < 青年 < 壮年 < 中年 < 老年]
In [15]: pd.value_counts(cats)
Out[15]:
壮年 6
青年 5
中年 1
老年 0
少年 0
dtype: int64
30.异常值检测和过滤（替换异常值）
- np.sign(data)可以根据data的正负符号，生成1和-1
In [17]: data=pd.DataFrame(np.random.randn(1000,4))
In [18]: data.describe()
Out[18]:
0 1 2 3
count 1000.000000 1000.000000 1000.000000 1000.000000
mean 0.004810 -0.027545 -0.045605 -0.016705
std 1.004290 1.021424 0.994457 0.949196
min -3.206029 -3.584745 -3.558081 -2.728175
25% -0.687393 -0.756027 -0.701376 -0.646029
50% 0.052037 -0.061157 -0.062893 0.005118
75% 0.658388 0.672714 0.608198 0.631999
max 3.658853 3.077312 3.619713 2.838411
In [19]: data[(np.abs(data)>3).any(axis=1)]
Out[19]:
0 1 2 3
30 -0.338671 1.377560 -3.052083 1.129186
180 -1.553646 -3.200527 0.753505 1.962077
192 -0.412346 -2.276327 -3.558081 0.434918
254 1.161989 -3.584745 -0.370215 0.353072
321 -0.936188 -1.618777 3.619713 0.517175
338 -0.458360 3.077312 -0.195628 -0.476386
404 -1.335868 -3.073252 0.484003 0.013251
447 -3.116901 1.428209 0.042362 1.424448
518 -0.978763 -0.343995 -3.084647 0.379374
644 3.042225 -1.468389 0.261914 -0.663178
696 3.658853 -1.206324 -0.810575 -1.672725
711 -3.206029 0.454197 -0.214890 0.118297
717 -0.749071 3.075002 0.774330 -0.593757
#将绝对值大于3的数据限制在3以内
In [20]: data[np.abs(data)>3]=np.sign(data)*3
In [21]: data.describe()
Out[21]:
0 1 2 3
count 1000.000000 1000.000000 1000.000000 1000.000000
mean 0.004432 -0.026839 -0.045529 -0.016705
std 1.000979 1.018271 0.990127 0.949196
min -3.000000 -3.000000 -3.000000 -2.728175
25% -0.687393 -0.756027 -0.701376 -0.646029
50% 0.052037 -0.061157 -0.062893 0.005118
75% 0.658388 0.672714 0.608198 0.631999
max 3.000000 3.000000 3.000000 2.838411
31.计算指标/哑变量（选项的二分法转换）： pd.get_dummies()
- df某列包含有k个不同的值，则可以派生出一个k*len(df)的矩阵，每一行由0,1构成，如果该行包含k中的值，则对应的列为1，其余列对应值为0。
- 二分法的概念：针对一个英语题，答案直接记录为D，则称之为分类法记录。如果将ABCD答案列为表头，分别在下面记录[0,0,0,1]，表示D选项被选中，即为二分法。
- prefix参数可以为指标加上前缀，方便和其他数据结合。
In [22]: df = pd.DataFrame({'key': ['b', 'b', 'a', 'c', 'a', 'b'],
...: 'data1': [1,2,3,4,5,5]})
In [23]: df
Out[23]:
key data1
0 b 1
1 b 2
2 a 3
3 c 4
4 a 5
5 b 5
In [24]: pd.get_dummies(df['key'])
Out[24]:
a b c
0 0 1 0
1 0 1 0
2 1 0 0
3 0 0 1
4 1 0 0
5 0 1 0
#使用prefix添加前缀，并合并其他数据
In [25]: dummies = pd.get_dummies(df['key'], prefix='key')
...: df[['data1']].join(dummies)
Out[25]:
data1 key_a key_b key_c
0 1 0 1 0
1 2 0 1 0
2 3 1 0 0
3 4 0 0 1
4 5 1 0 0
5 5 0 1 0
32.字符串操作方法
- val.count('keywords')可以统计val中keywords出现的次数。
-
".".join([x,y,z])，可以用用.将xyz连接
字符串操作方法
33.DataFrame的索引操作
- df.unstack()可以将层次化索引重新安排到DataFrame中（类似透视表），stack()是其逆操作。
- 针对Series进行unstack操作是将两个索引列转换成二维表的形式（透视表），Series没有stack操作
- 针对单一索引的DataFrame：进行unstack操作是将DataFrame的index和columns转化为索引，优先使用columns作为第一索引。而stack操作则是优先使用index作为第一索引。
- 针对多重索引的DataFrame：进行unstack操作会将index只保留第一索引，其余层级索引均转化为columns。而stack操作则会将所有columns转化为index。
>>> frame = pd.DataFrame({'a': range(7), 'b': range(7, 0, -1),
... 'c': ['one', 'one', 'one', 'two', 'two','two', 'two'],
... 'd': [0, 1, 2, 0, 1, 2, 3]})
>>> frame
a b c d
0 0 7 one 0
1 1 6 one 1
2 2 5 one 2
3 3 4 two 0
4 4 3 two 1
5 5 2 two 2
6 6 1 two 3
>>> frame.unstack()
a 0 0
1 1
2 2
3 3
4 4
5 5
6 6
b 0 7
1 6
2 5
3 4
4 3
5 2
6 1
c 0 one
1 one
2 one
3 two
4 two
5 two
6 two
d 0 0
1 1
2 2
3 0
4 1
5 2
6 3
dtype: object
>>> frame.stack()
0 a 0
b 7
c one
d 0
1 a 1
b 6
c one
d 1
2 a 2
b 5
c one
d 2
3 a 3
b 4
c two
d 0
4 a 4
b 3
c two
d 1
5 a 5
b 2
c two
d 2
6 a 6
b 1
c two
d 3
dtype: object
34.索引级别调整：df.swaplevel()
In [15]: data = pd.DataFrame(np.random.randn(18).reshape((2,9)),
...: columns=[['a', 'a', 'a', 'b', 'b', 'c', 'c', 'd', 'd'],
...: [1, 2, 3, 1, 3, 1, 2, 2, 3]],index=[['s1','s2'],['x1','x2']]).T
In [16]: data
Out[16]:
s1 s2
x1 x2
a 1 -0.489175 1.989853
2 -0.803715 0.516374
3 0.275984 0.204901
b 1 0.443108 -2.054270
3 0.773189 0.396446
c 1 -0.298805 0.809908
2 0.143118 -0.703121
d 2 -1.865267 -0.570579
3 0.297032 -0.144984
In [17]: data.index.names=['key1','key2']
...: data.columns.names=['col1','col2']
In [18]: data
Out[18]:
col1 s1 s2
col2 x1 x2
key1 key2
a 1 -0.489175 1.989853
2 -0.803715 0.516374
3 0.275984 0.204901
b 1 0.443108 -2.054270
3 0.773189 0.396446
c 1 -0.298805 0.809908
2 0.143118 -0.703121
d 2 -1.865267 -0.570579
3 0.297032 -0.144984
In [19]: data.swaplevel('key1','key2')
Out[19]:
col1 s1 s2
col2 x1 x2
key2 key1
1 a -0.489175 1.989853
2 a -0.803715 0.516374
3 a 0.275984 0.204901
1 b 0.443108 -2.054270
3 b 0.773189 0.396446
1 c -0.298805 0.809908
2 c 0.143118 -0.703121
d -1.865267 -0.570579
3 d 0.297032 -0.144984
35.根据级别汇总
In [20]: data
Out[20]:
col1 s1 s2
col2 x1 x2
key1 key2
a 1 -0.489175 1.989853
2 -0.803715 0.516374
3 0.275984 0.204901
b 1 0.443108 -2.054270
3 0.773189 0.396446
c 1 -0.298805 0.809908
2 0.143118 -0.703121
d 2 -1.865267 -0.570579
3 0.297032 -0.144984
In [21]: data.sum(level='key2')
Out[21]:
col1 s1 s2
col2 x1 x2
key2
1 -0.344872 0.745490
2 -2.525864 -0.757326
3 1.346206 0.456363
36.将列转换为索引: df.set_index()
被转化为索引的列，默认会被删除，可以添加参数drop=False来保留转化为索引的列。
In [7]: frame = pd.DataFrame({'a': range(7), 'b': range(7, 0, -1),
...: 'c': ['one', 'one', 'one', 'two', 'two','two', 'two'],
...: 'd': [0, 1, 2, 0, 1, 2, 3]})
In [8]: frame
Out[8]:
a b c d
0 0 7 one 0
1 1 6 one 1
2 2 5 one 2
3 3 4 two 0
4 4 3 two 1
5 5 2 two 2
6 6 1 two 3
In [9]: frame.set_index(['c','d'])
Out[9]:
a b
c d
one 0 0 7
1 1 6
2 2 5
two 0 3 4
1 4 3
2 5 2
3 6 1
37.数据合并: pd.merge()、df1.join(df2)、pd.concat()
- pd.merge()：可根据一个或多个键将不同DataFrame中的行连接起来。与SQL风格一致。语法：pd.merge(df1,df2,how='inner',left_on='key1',right_ont='key2',on=['key1','key2'])。
- how参数：有inner/left/right/outer，分别和sql的join方式对应。
- on参数：两个DataFrame的关联列名，相当于sql的on。
- left_on/right_on参数：不和on同时使用，当两个DataFrame的关联列名不一致时使用。
- left_index=True或right_index=True：当连接键在索引中时使用。
- df1.join(df2)：DataFrame还有一个便捷的join实例方法，它能更为方便地实现按索引合并。它还可用于合并多个带有相同或相似索引的DataFrame对象，但要求没有重叠的列。
-
数据合并的方法：
- SQL方式的关联：使用pd.merge()或者df1.join(df2)
- 添加列：对于单列，可以使用df['columnname']=data的方式。对于添加多列，数据长度、顺序一致的情况下，可以使用索引连接的方式，添加参数left_index=True和right_index=True。
-添加行：df1.append(df2,ignore_index=True)，数据的列名必须相同，否则append会进行数据对齐操作。还可以使用pd.concat([df1,df2])进行列追加，也需要保证列名相同；通过添加keys参数，用以添加层次化索引区分来源表，如keys=['df1','df2']
In [1]: import pandas as pd
...: import numpy as np
In [2]: frame1 = pd.DataFrame({'a': range(7), 'b': range(7, 0, -1),
...: 'c': ['one', 'one', 'one', 'two', 'two','two', 'two'],
...: 'd': [0, 1, 2, 0, 1, 2, 3]})
...: frame2=pd.DataFrame([[1,2,3],[4,5,6]],columns=['one','two','three'],index=['a','d']).T
In [3]: frame1
Out[3]:
a b c d
0 0 7 one 0
1 1 6 one 1
2 2 5 one 2
3 3 4 two 0
4 4 3 two 1
5 5 2 two 2
6 6 1 two 3
In [4]: frame2
Out[4]:
a d
one 1 4
two 2 5
three 3 6
In [5]: f3=pd.merge(frame1,frame2,how='outer',left_on=['c'],right_index=True,suffixes=('_left','_right'))
In [6]: f3
Out[6]:
a_left b c d_left a_right d_right
0 0.0 7.0 one 0.0 1 4
1 1.0 6.0 one 1.0 1 4
2 2.0 5.0 one 2.0 1 4
3 3.0 4.0 two 0.0 2 5
4 4.0 3.0 two 1.0 2 5
5 5.0 2.0 two 2.0 2 5
6 6.0 1.0 two 3.0 2 5
6 NaN NaN three NaN 3 6
#添加行（数据追加）
In [9]: df1 = pd.DataFrame({'a': range(7), 'b': range(7, 0 , -1),
...: 'c': ['one', 'one', 'one',
...: 'two', 'two','two', 'two'],
...: 'd': [0, 1, 2, 0, 1, 2, 3]
...: })
...: df2 = pd.DataFrame([10,20,'xx1',30],index=list('abcd')).T
In [10]: df1
Out[10]:
a b c d
0 0 7 one 0
1 1 6 one 1
2 2 5 one 2
3 3 4 two 0
4 4 3 two 1
5 5 2 two 2
6 6 1 two 3
In [11]: df2
Out[11]:
a b c d
0 10 20 xx1 30
#使用append进行数据追加（添加行）
In [12]: df1.append(df2)
Out[12]:
a b c d
0 0 7 one 0
1 1 6 one 1
2 2 5 one 2
3 3 4 two 0
4 4 3 two 1
5 5 2 two 2
6 6 1 two 3
0 10 20 xx1 30
#通常情况下index并没有太大用处，使用ignore_index=True重新建立索引，方便后期数据处理。
In [13]: df1.append(df2,ignore_index=True)
Out[13]:
a b c d
0 0 7 one 0
1 1 6 one 1
2 2 5 one 2
3 3 4 two 0
4 4 3 two 1
5 5 2 two 2
6 6 1 two 3
7 10 20 xx1 30
#也可以使用concat添加列，并添加keys来区分来源表。
In [28]: pd.concat([df1,df2],keys=['df1','df2'])
Out[28]:
a b c d
df1 0 0 7 one 0
1 1 6 one 1
2 2 5 one 2
3 3 4 two 0
4 4 3 two 1
5 5 2 two 2
6 6 1 two 3
df2 0 10 20 xx1 30
38.数据长宽格式的转换（透视表）
- 宽格式转长格式（堆叠）：df.unstack()或者pd.melt(df,[keyslist])，可以通过指定id_vars，value_vars选择堆叠的列和数据。
- 长格式转宽格式：df.pivot()
#宽格式转长格式
In [73]: data=pd.DataFrame([range(10,18),[15,24,33,13,53,21,31,91],
...: [1,2,3,4,1,2,2,2]],index=['val1','val2','val3 '],columns=list('abcdefgh')).T
...: data2=data.unstack().reset_index()
...: data2.columns=['item','name','value']
In [74]: data
Out[74]:
val1 val2 val3
a 10 15 1
b 11 24 2
c 12 33 3
d 13 13 4
e 14 53 1
f 15 21 2
g 16 31 2
h 17 91 2
In [75]: data2
Out[75]:
item name value
0 val1 a 10
1 val1 b 11
2 val1 c 12
3 val1 d 13
4 val1 e 14
5 val1 f 15
6 val1 g 16
7 val1 h 17
8 val2 a 15
9 val2 b 24
10 val2 c 33
11 val2 d 13
12 val2 e 53
13 val2 f 21
14 val2 g 31
15 val2 h 91
16 val3 a 1
17 val3 b 2
18 val3 c 3
19 val3 d 4
20 val3 e 1
21 val3 f 2
22 val3 g 2
23 val3 h 2
In [83]: pd.melt(data)
Out[83]:
variable value
0 val1 10
1 val1 11
2 val1 12
3 val1 13
4 val1 14
5 val1 15
6 val1 16
7 val1 17
8 val2 15
9 val2 24
10 val2 33
11 val2 13
12 val2 53
13 val2 21
14 val2 31
15 val2 91
16 val3 1
17 val3 2
18 val3 3
19 val3 4
20 val3 1
21 val3 2
22 val3 2
23 val3 2
In [87]: data2.pivot('item','name')
Out[87]:
value
name a b c d e f g h
item
val1 10 11 12 13 14 15 16 17
val2 15 24 33 13 53 21 31 91
val3 1 2 3 4 1 2 2 2
以上内容根据《利用Python进行数据分析·第2版》进行整理。
参考链接：https://www.jianshu.com/p/161364dd0acf
