05丨Python科学计算:Pandas

数据结构:Series 和 DataFrame

一维的序列和二维的表结构

import pandas as pd

from pandas import Series, DataFrame

x1 = Series([1,2,3,4])

x2 = Series(data=[1,2,3,4], index=['a', 'b', 'c', 'd'])        #两个特性,value和index,index默认为0,1,2,3

print (x1)

print (x2)

d = {'a':1, 'b':2, 'c':3, 'd':4}        #用字典的方法创建series

x3 = Series(d)

print (x3)

DataFrame 类型数据结构类似数据库表

import pandas as pd

from pandas import Series, DataFrame

data = {'Chinese': [66, 95, 93, 90,80],'English': [65, 85, 92, 88, 90],'Math': [30, 98, 96, 77, 90]}  #行索引

df1= DataFrame(data)

df2 = DataFrame(data, index=['ZhangFei', 'GuanYu', 'ZhaoYun', 'HuangZhong', 'DianWei'], columns=['English', 'Math', 'Chinese']) #列索引

print (df1)

print (df2)

数据导入和输出

import pandas as pd

from pandas import Series, DataFrame

score = DataFrame(pd.read_excel('Desktop\data.xls'))    #windows不要用绝对路径,用相对路径

score.to_excel('Desktop\data.xls')

print (score)

在运行的过程可能会存在缺少 xlrd 和 openpyxl 包的情况,到时候如果缺少了,可以在命令行模式下使用“pip install”命令来进行安装。

数据清洗

删除 DataFrame 中的不必要的列或行

data = {'Chinese': [66, 95, 93, 90,80],'English': [65, 85, 92, 88, 90],'Math': [30, 98, 96, 77, 90]}

df2 = DataFrame(data, index=['ZhangFei', 'GuanYu', 'ZhaoYun', 'HuangZhong', 'DianWei'], columns=['English', 'Math', 'Chinese'])

df2 = df2.drop(columns=['Chinese'])

df2 = df2.drop(index=['ZhangFei'])

重命名列名 columns,让列表名更容易识别

df2.rename(columns={'Chinese': 'YuWen', 'English': 'Yingyu'}, inplace = True)

去重复的值

df = df.drop_duplicates()    # 去除重复行

更改数据格式

df2['Chinese'].astype('str') 

df2['Chinese'].astype(np.int64)

数据间的空格

# 删除左右两边空格

 df2['Chinese']=df2['Chinese'].map(str.strip)

 # 删除左边空格

 df2['Chinese']=df2['Chinese'].map(str.lstrip)

 # 删除右边空格

 df2['Chinese']=df2['Chinese'].map(str.rstrip)

#删除特殊符号,$

df2['Chinese']=df2['Chinese'].str.strip('$')

大小写转换

# 全部大写

 df2.columns = df2.columns.str.upper() 

# 全部小写

df2.columns = df2.columns.str.lower()

# 首字母大写

df2.columns = df2.columns.str.title()

查找空值

用isnull函数,想看下哪个地方存在空值 NaN,可以针对数据表 df 进行 df.isnull(),想知道哪列存在空值,可以使用 df.isnull().any()。

使用 apply 函数对数据进行清洗

df['name'] = df['name'].apply(str.upper)   #对 name 列的数值都进行大写转化

我们也可以定义个函数,在 apply 中进行使用。比如定义 double_df 函数是将原来的数值 *2 进行返回。然后对 df1 中的“语文”列的数值进行 *2 处理,可以写成:

def double_df(x): 

    return 2*x

 df1[u'语文'] = df1[u'语文'].apply(double_df)

我们也可以定义更复杂的函数,比如对于 DataFrame,我们新增两列,其中’new1’列是“语文”和“英语”成绩之和的 m 倍,'new2’列是“语文”和“英语”成绩之和的 n倍,我们可以这样写:

def plus(df,n,m): 

    df['new1'] = (df[u'语文']+df[u'英语']) * m

     df['new2'] = (df[u'语文']+df[u'英语']) * n 

    return df 

df1 = df1.apply(plus,axis=1,args=(2,3,))    #axis=1 代表按照列为轴进行操作,axis=0 代表按照行为轴进行操作,args 是传递的

                                                                    两个参数,即 n=2, m=3

数据统计

Pandas中常用的统计函数

describe()函数是一个大礼包,会输出cout mean std min max 25% 50% 75%
df1 = DataFrame({'name':['ZhangFei', 'GuanYu', 'a', 'b', 'c'], 'data1':range(5)})

print  (df1.describe())

数据表合并

df1 = DataFrame({'name':['ZhangFei', 'GuanYu', 'a', 'b', 'c'], 'data1':range(5)})

df2 = DataFrame({'name':['ZhangFei', 'GuanYu', 'A', 'B', 'C'], 'data2':range(5)})

数据表合并用merge(),有五种形式

基于指定列进行连接

df3 = pd.merge(df1, df2, on='name')  #基于 name 这列进行连接,把name这列,相同的整合到df3中

inner 内连接

df3 = pd.merge(df1, df2, how='inner')   #inner 内链接是 merge 合并的默认情况,inner 内连接其实也就是键的交集,在这里 df1,

                                                                df2 相同的键是 name,所以是基于 name 字段做的连接

left 左连接

df3 = pd.merge(df1, df2, how='left')   #左连接是以第一个 DataFrame 为主进行的连接,第二个 DataFrame 作为补充。

left 左连接

right 右连接

df3 = pd.merge(df1, df2, how='right')   #右连接是以第二个 DataFrame 为主进行的连接,第一个 DataFrame 作为补充。

outer 外连接

df3 = pd.merge(df1, df2, how='outer')  #外连接相当于求两个 DataFrame 的并集。 

如何用 SQL 方式打开 Pandas 

import pandas as pd

from pandas import DataFrame

from pandasql import sqldf, load_meat, load_births

df1 = DataFrame({'name':['ZhangFei', 'GuanYu', 'a', 'b', 'c'], 'data1':range(5)})

pysqldf = lambda sql: sqldf(sql, globals())

sql = "select * from df1 where name ='a'"

print (pysqldf(sql))

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