数据科学-pandas的分组和聚合_怎样将多个数据进行科学分组-优快云博客

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/Colorfully_lu/article/details/121444725

本文通过实际案例介绍如何使用Pandas进行数据分组与聚合操作，包括基本的分组统计、复合索引的使用及如何通过matplotlib展示数据。

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现在我们有一组关于全球星巴克店铺的统计数据，如果我想知道美国的星巴克数量和中国的哪个多，或者我想知道中国每个省份星巴克的数量的情况，那么应该怎么办？

思路：遍历一遍，每次加1 ？？？

import pandas as pd
import numpy as np

file_path = "./starbucks_store_worldwide.csv"

df = pd.read_csv(file_path)
# print(df.head(1))
# print(df.info())
grouped = df.groupby(by="Country")
print(grouped)

# #DataFrameGroupBy
# #可以进行遍历
for i,j in grouped:
   print(i)

数据来源：https://www.kaggle.com/starbucks/store-locations/data

在pandas中类似的分组的操作我们有很简单的方式来完成

df.groupby(by="columns_name")

import pandas as pd
import numpy as np

file_path = "./starbucks_store_worldwide.csv"

df = pd.read_csv(file_path)
grouped = df.groupby(by="Country")
print(grouped)


country_count = grouped["Brand"].count()
print(country_count)
print(country_count["US"])
print(country_count["CN"])

#统计中国每个省店铺的数量
china_data = df[df["Country"] =="CN"]

grouped = china_data.groupby(by="State/Province").count()["Brand"]

print(grouped)

那问题来了，调用groupby方法之后返回的是什么内容？

分组和聚合

grouped = df.groupby(by="columns_name")

grouped是一个DataFrameGroupBy对象，是可迭代的

grouped中的每一个元素是一个元组

元组里面是（索引(分组的值)，分组之后的DataFrame）

DataFrameGroupBy对象有很多经过优化的方法

如果我们需要对国家和省份进行分组统计，应该怎么操作呢？

grouped = df.groupby(by=[df["Country"],df["State/Province"]])

获取分组之后的某一部分数据：

 df.groupby(by=["Country","State/Province"])["Country"].count()

对某几列数据进行分组：

 df["Country"].groupby(by=[df["Country"],df["State/Province"]]).count()

返回值（2个索引）一个Series类型

观察结果，由于只选择了一列数据，所以结果是一个Series类型

如果我想返回一个DataFrame类型呢？

df[["Brand"]] 用双方括号取出来是DataFrame类型，以下3种都是DataFrame类型

#数据按照多个条件进行分组,返回DataFrame
grouped1 = df[["Brand"]].groupby(by=[df["Country"],df["State/Province"]]).count()
print(grouped1,type(grouped1))
grouped2= df.groupby(by=[df["Country"],df["State/Province"]])[["Brand"]].count()
grouped3 = df.groupby(by=[df["Country"],df["State/Province"]]).count()[["Brand"]]
print(grouped2,type(grouped2))
print(grouped3,type(grouped3))

索引和复合索引

简单的索引操作：

获取index：df.index

In [19]: t=pd.DataFrame(np.arange(12).reshape((3,4)),index=list(string.ascii_uppercase[:3]),columns=list(string.ascii_uppercase[-4:]))

In [20]: t
Out[20]:
   W  X   Y   Z
A  0  1   2   3
B  4  5   6   7
C  8  9  10  11

In [21]: t.index
Out[21]: Index(['A', 'B', 'C'], dtype='object')

指定index ：df.index = ['x','y']

In [22]: t.index=["a","b","c"]

In [23]: t
Out[23]:
   W  X   Y   Z
a  0  1   2   3
b  4  5   6   7
c  8  9  10  11

重新设置index : df.reindex(list("abcedf"))

 t.reindex(list("abcd"))
Out[26]:
     W    X     Y     Z
a  0.0  1.0   2.0   3.0
b  4.0  5.0   6.0   7.0
c  8.0  9.0  10.0  11.0
d  NaN  NaN   NaN   NaN

指定某一列作为index ：df.set_index("Country",drop=False)

In [27]: t.set_index("W",drop=False)
Out[27]:
   W  X   Y   Z
W
0  0  1   2   3
4  4  5   6   7
8  8  9  10  11

返回index的唯一值：df.set_index("Country").index.unique()

In [42]: t=pd.DataFrame(np.ones(12).reshape((3,4)),index=list(string.ascii_uppercase[:3]),columns=list(string.ascii_uppercase[-4:]))

In [43]: t
Out[43]:
     W    X    Y    Z
A  1.0  1.0  1.0  1.0
B  1.0  1.0  1.0  1.0
C  1.0  1.0  1.0  1.0

In [44]: t.set_index("W").index.unique()
Out[44]: Float64Index([1.0], dtype='float64', name='W')

假设a为一个DataFrame,那么当a.set_index(["c","d"])即设置两个索引的时候是什么样子的结果呢？

In [46]: t
Out[46]:
   W  X   Y   Z
A  0  1   2   3
B  4  5   6   7
C  8  9  10  11

In [48]: t.set_index(["X","Y"])
Out[48]:
      W   Z
X Y
1 2   0   3
5 6   4   7
9 10  8  11

In [49]: t.set_index(["X","Y"],drop=False)
Out[49]:
      W  X   Y   Z
X Y
1 2   0  1   2   3
5 6   4  5   6   7
9 10  8  9  10  11

我只想取索引h对应值怎么办？

level相当于是复合索引的里外层，交换了level之后，里外就交换了，索引可以直接从h开始取值

In [8]: x.swaplevel()   #level相当于是复合索引的里外层，交换了level之后，里外就交换了，索引可以直接从h开始取值
Out[8]:
d  c
h  one    0
j  one    1
k  one    2
l  two    3
m  two    4
n  two    5
o  two    6
Name: a, dtype: int64

In [9]: x.swaplevel()["h"]
Out[9]:
c
one    0
Name: a, dtype: int64

那么：DataFrame是怎样取值呢？

In [11]: x.loc["one"]
Out[11]:
d
h    0
j    1
k    2
Name: a, dtype: int64

In [12]: x.loc["one"].loc["h"]
Out[12]: 0

In [13]: x.swaplevel().loc["j"]
Out[13]:
c
one    1
Name: a, dtype: int64

动手

1.使用matplotlib呈现出店铺总数排名前10的国家

# coding=utf-8
import pandas as pd
from matplotlib import pyplot as plt

file_path = "./starbucks_store_worldwide.csv"

df = pd.read_csv(file_path)

#使用matplotlib呈现出店铺总数排名前10的国家
#准备数据
data1 = df.groupby(by="Country").count()["Brand"].sort_values(ascending=False)[:10]

_x = data1.index
print(_x)
print(len(_x))
print(range(len(_x)))
_y = data1.values

#画图
plt.figure(figsize=(20,8),dpi=80)

plt.bar(range(len(_x)),_y)

plt.xticks(range(len(_x)),_x)

plt.show()

输出图片

2.使用matplotlib呈现出每个中国每个城市的店铺数量

# coding=utf-8
import pandas as pd
from matplotlib import pyplot as plt
#指定中文识别
plt.rcParams['font.sans-serif'] = ['SimHei']
#获取文件内容
file_path = "./starbucks_store_worldwide.csv"
#读取数据
df = pd.read_csv(file_path)
df = df[df["Country"]=="CN"]

#准备数据
data1 = df.groupby(by="City").count()["Brand"].sort_values(ascending=False)[:25]

_x = data1.index
_y = data1.values

#画图
plt.figure(figsize=(20,12),dpi=80)

# plt.bar(range(len(_x)),_y,width=0.3,color="orange")
plt.barh(range(len(_x)),_y,height=0.3,color="orange")

plt.yticks(range(len(_x)),_x)

plt.show()

输出图形

动手

现在我们有全球排名靠前的10000本书的数据，那么请统计一下下面几个问题：

1. 不同年份书的数量

2. 不同年份书的平均评分情况

收据来源：https://www.kaggle.com/zygmunt/goodbooks-10k

# coding=utf-8
import pandas as pd
from matplotlib import pyplot as plt
#获取数据的位置
file_path="./books.csv"
#读取数据
df=pd.read_csv(file_path)
#print(df.head(2))
#不同年份书的平均评分情况
data1=df[pd.notnull(df["original_publication_year"])]
grouped = data1["average_rating"].groupby(by=data1["original_publication_year"]).mean()
#print(grouped)
_x = grouped.index
_y = grouped.values

#画图
plt.figure(figsize=(20,8),dpi=80)
plt.plot(range(len(_x)),_y)
print(len(_x))
plt.xticks(list(range(len(_x)))[::10],_x[::10].astype(int),rotation=45)
plt.show()

画出图形