DataFrame：类似于表的数据结构
通过与array以及series对比进行学习，会更清楚DataFrame的用法和特点。
本文对Pandas包中二维（多维）数据结构DataFrame的特点和用法进行了总结归纳。
可以参考：pandas用法速览
3.1 增加数据
3.1.1 创建数据框Object Creation
numpy.random.randn(m,n)：是从标准正态分布中返回m行n列个样本中；
numpy.random.rand(m,n)：是从[0,1)中随机返回m行n列个样本。
import pandas as pd
import numpy as np
#通过Numpy array来创建数据框
dates=pd.date_range('2018-09-01',periods=7)
dF1=pd.DataFrame(np.random.rand(7,4),index=dates) #从[0,1)中随机返回一个数组
>>>
0 1 2 3
2018-09-01 0.445283 0.798458 0.818208 0.340356
2018-09-02 0.249172 0.535308 0.811825 0.224133
2018-09-03 0.466948 0.178802 0.997567 0.361670
2018-09-04 0.720670 0.407122 0.120310 0.180888
2018-09-05 0.545400 0.169919 0.171649 0.030347
2018-09-06 0.553405 0.013866 0.582740 0.030837
2018-09-07 0.185981 0.137448 0.817721 0.768875
#通过dict来创建数据框
dataDict={'A':1.,
'B':pd.Timestamp('20180901'),
'C':pd.Series(1,index=range(4),dtype='float'),
'D':np.array([3]*4,dtype='int'),
'E':pd.Categorical(['test','train','test','train']),
'F':'foo'
}
dF2=pd.DataFrame(dataDict)
>>>
A B C D E F
0 1.0 2018-09-01 1.0 3 test foo
1 1.0 2018-09-01 1.0 3 train foo
2 1.0 2018-09-01 1.0 3 test foo
3 1.0 2018-09-01 1.0 3 train foo
3.1.2 整合数据
Concat/Merge/Append
Concat:将数据框拼接在一起（可按rows或columns）
Merge:类似于SQL中Join的用法
Append:将数据按rows拼接到数据框中
#Concat:将数据框拼接在一起（可按rows或columns）
dF=pd.DataFrame(np.random.randn(10,4))
>>>
0 1 2 3
0 -1.135930 -0.371505 0.349293 -2.788323
1 -0.505594 0.012753 0.539757 0.044460
2 1.208134 -0.436352 1.361564 -0.777053
3 -0.909025 0.929461 0.411863 0.866106
4 -0.300255 -0.023755 -1.382157 0.042096
5 0.335969 -0.176301 0.751841 -0.016906
6 0.545919 1.202155 0.705825 -2.305620
7 -0.820600 -2.588532 -0.475357 0.475708
8 -0.097844 0.141700 0.322873 0.586568
9 0.941772 0.789850 -1.017382 -0.762623
#将数据框拆分后在拼接
pieces1=dF[:3]
>>>
0 1 2 3
0 -1.135930 -0.371505 0.349293 -2.788323
1 -0.505594 0.012753 0.539757 0.044460
2 1.208134 -0.436352 1.361564 -0.777053
pieces2=dF[3:7]
pieces3=dF[7:]
pd.concat([pieces1,pieces2,pieces3],axis=0) #拼接
#Merge（类似于SQL中Join的用法）
left=pd.DataFrame({'key':['foo','foo'],'value':[1,2]})
>>>
key value
0 foo 1
1 foo 2
right=pd.DataFrame({'key':['foo','foo'],'value':[4,5]})
>>>
key value
0 foo 4
1 foo 5
#根据key进行连接
pd.merge(left,right,on='key')
>>>
key value_x value_y
0 foo 1 4
1 foo 1 5
2 foo 2 4
3 foo 2 5
#Append:将数据按rows拼接到数据框中
df=pd.DataFrame(np.random.randn(8,4),columns=['A','B','C','D']
,index=range(1,9))
>>>
A B C D
1 0.048111 -0.973745 0.150854 1.839696
2 -0.718782 -0.858483 0.824083 -1.042301
3 -1.197431 1.129919 -0.041504 0.457233
4 -1.273139 2.535986 -0.173237 -0.504907
5 -0.210177 -1.958532 -0.076133 -0.569886
6 0.706548 -1.267755 0.908618 -0.142500
7 1.977968 -0.273628 0.160981 -0.574506
8 -0.034995 0.375605 0.105764 0.317471
s=df.iloc[0] #提取第一行数据
>>>
A 0.048111
B -0.973745
C 0.150854
D 1.839696
Name: 1, dtype: float64
df.append(s,ignore_index=False) #ignore_index若为Ture则插入数据后索引将更新，否则保持原有索引值
>>>
A B C D
1 -0.437891 -0.716900 -1.379668 -0.617532
2 -1.605923 -0.685957 1.093090 0.063530
3 0.673912 0.391528 -1.161709 -0.263566
4 0.360196 -0.392037 0.395013 -1.575099
5 1.521031 0.557268 1.443565 -1.098274
6 1.530103 -0.124313 -0.347624 -0.852735
7 -0.154532 -0.337005 0.536932 0.482449
8 -2.165410 -1.606653 0.079391 -0.013447
1 -0.437891 -0.716900 -1.379668 -0.617532
3.1.3 导入/导出数据Getting Data In/Out
Csv/Excel
#Csv
#导出为Csv文件，名称及位置（默认和notebook文件同一目录下，且不导出索引，index默认为True）
df.to_csv('foo.csv',index=False)
#导入Csv文件
fileDf=pd.read_csv('foo.csv')
#Excel
#导出为xlsx文件
df.to_excel('foo.xlsx',sheet_name='Sheet1')
#导入制定表的sheet数据
fileDf=pd.read_excel('Python数据/朝阳医院2018年销售数据.xlsx','Sheet1')
3.2 查看数据
3.2.1 查看数据Viewing Data
查看数据三部曲：
head():查看数据前几项，看数据长什么样
info():查看数据类型，以及数据缺失情况
descibe():查看数据描述统计性信息，数据大概分布情况）
#导入数据
fileDf=pd.read_excel('Python数据/朝阳医院2018年销售数据.xlsx','Sheet1')
#fileDf.head(n) n代表显示前几行数据
fileDf.head()
fileDf.info()
fileDf.describe()
此外，可以分别用fileDf.shape和fileDf.dtypes来查看数据的维度和各字段数据的类型。（注意在调用的时候不带括号）
#数据转置
fileDf.T
#按指定属性值排序
fileDf.sort_values('销售数量',ascending=False) #按照‘销售数量’降序排列数据
#查看某数据数值的分布
fileDf['商品名称'].value_counts() #查看各项数量
fileDf['商品名称'].value_counts(normalize=True) #查看各项占比
3.2.2 选取数据Selection
#直接切片获取数据（行根据位置，列根据列名）
fileDf['商品名称'] #根据属性名，获取列
fileDf[0:3] #切片获取位置(0:2)的数据，相当于fileDf.iloc[0:3]
#利用loc根据标签值Label获取数据:可以交叉取值
fileDf.loc[0:3,['商品名称','销售数量']] #获取索引值为(0:3)的中'商品名称'的数据
fileDf.loc[1] #获取索引值为2的所有数据
#利用iloc根据位置获取Position数据
fileDf.iloc[1] #获取第二行的所有数据
fileDf.iloc[1:3,[0,3]] #获取第二、三行，一、四列的数据
#利用布尔值判断取数
fileDf[fileDf['销售数量']>30] #提取“销售数量”大于30的数据
#isin()方法，类似于SQL中的in方法
fileDf[fileDf['商品名称'].isin(['感康'])] #提取“商品名称”为感康的所有数据
#提取“商品名称”为感康，且“销售数量”大于5的所有数据
fileDf[fileDf['商品名称'].isin(['感康'])&(fileDf['销售数量']>5)]
#isin()方法的逆函数，即在函数前面加 ~ ，如提取“商品名称”非感康的商品
fileDf[~fileDf['商品名称'].isin(['感康'])]
3.2.3 数据操作Operations
stats/Apply
Apply:（用于dataframe，对row或column进行操作）类似于map（python自带，用于series，元素级别的操作）
#stats
fileDf.mean() #求均值
fileDf['实收金额'].mean() #求某列均值
#apply
df.apply(lambda x:x.max()-x.min())
3.2.4 分组操作Grouping
类似于SQL中的group by 分组操作
#根据商品名称进行分组求和，得到每种商品的'销售数量','应收金额','实收金额'
fileDf.groupby('商品名称').sum()[['销售数量','应收金额','实收金额']]
#根据时间和商品名称进行分组求和，得到每天每种商品的'销售数量','应收金额','实收金额'
fileDf.groupby(['购药时间','商品名称']).sum()[['销售数量','应收金额','实收金额']]
3.3 修改数据
3.3.1 缺失值处理Missing Data
pandas中主要用np.nan来代表缺失值(NaN)，缺失值一般不进行计算操作
#剔除有缺失值的行
fileDf.dropna(how='any')
#填充缺失值
fileDf.fillna(value=5) #用特定值填充
#找出‘商品名称’中有空缺值的行
fileDf[fileDf['商品名称'].isnull()]
3.3.2 改变形状Reshaping
Pivot Tables:类似excel中的数据透视表，重新组合行和列
#利用字典创建数据框
df=pd.DataFrame({'A':['one','one','two','three']*3,
'B':['A','B','C']*4,
'C':['foo','foo','foo','bar','bar','bar']*2,
'D':np.random.randn(12),
'E':np.random.randint(0,5,12)}
)
print(df)
>>>
A B C D E
0 one A foo -0.616543 4
1 one B foo -0.146041 1
2 two C foo -0.562578 4
3 three A bar -0.299173 0
4 one B bar -0.550978 1
5 one C bar -0.150658 1
6 two A foo 1.598310 3
7 three B foo 1.588566 2
8 one C foo 0.414795 0
9 one A bar 0.901496 3
10 two B bar 0.326600 0
11 three C bar -2.296521 0
#分析D数据在A/B/C属性不同时的值
pd.pivot_table(df,values='D',index=['A','B'],columns=['C'])
>>>
C bar foo
A B
one A 0.901496 -0.616543
B -0.550978 -0.146041
C -0.150658 0.414795
three A -0.299173 NaN
B NaN 1.588566
C -2.296521 NaN
two A NaN 1.598310
B 0.326600 NaN
C NaN -0.562578
重塑和轴转向：
stack：将数据的列“旋转”为行
unstack：将数据的行“旋转”为列
3.3.3 修改指定列中数据
需要先用loc将数据提取出来，再赋值修改；
若需修改索引，可直接赋值df.index=##;
若需修改列名，可直接赋值df.columns=##。
#利用字典创建数据框
df=pd.DataFrame({'A':['one','one','two','three']*3,
'B':['A','B','C']*4,
'C':['foo','foo','foo','bar','bar','bar']*2,
'D':np.random.randn(12),
'E':np.random.randint(0,5,12)}
)
print(df)
>>>
A B C D E
0 one A foo -0.362885 0
1 one B foo 0.185367 2
2 two C foo 0.487103 4
3 three A bar -0.724691 4
4 one B bar -1.725003 4
5 one C bar -0.011432 3
6 two A foo -0.471946 3
7 three B foo -0.057156 0
8 one C foo -0.220240 2
9 one A bar 0.687409 0
10 two B bar -0.640526 2
11 three C bar 0.900257 4
#将A列为“one”，C列为“bar”的E列数据修改为110
df.loc[(df['A']=='one')&(df['C']=='bar'),'E']=110
print(df)
>>>
A B C D E
0 one A foo -0.362885 0
1 one B foo 0.185367 2
2 two C foo 0.487103 4
3 three A bar -0.724691 4
4 one B bar -1.725003 110
5 one C bar -0.011432 110
6 two A foo -0.471946 3
7 three B foo -0.057156 0
8 one C foo -0.220240 2
9 one A bar 0.687409 110
10 two B bar -0.640526 2
11 three C bar 0.900257 4
#修改索引为1-12
df.index=range(1,13)
print(df)
>>>
A B C D E
1 one A foo 1.752461 0
2 one B foo 0.050103 2
3 two C foo -0.238459 3
4 three A bar 0.036248 2
5 one B bar -1.482152 3
6 one C bar 0.842914 0
7 two A foo 0.610023 4
8 three B foo -0.323742 2
9 one C foo 2.806338 1
10 one A bar 1.251093 4
11 two B bar 0.391565 2
12 three C bar -0.322481 0
#修改列名为'EDCBA'
df.columns=['E','D','C','B','A']
print(df)
>>>
E D C B A
1 one A foo 1.752461 0
2 one B foo 0.050103 2
3 two C foo -0.238459 3
4 three A bar 0.036248 2
5 one B bar -1.482152 3
6 one C bar 0.842914 0
7 two A foo 0.610023 4
8 three B foo -0.323742 2
9 one C foo 2.806338 1
10 one A bar 1.251093 4
11 two B bar 0.391565 2
12 three C bar -0.322481 0
修改列名有两种方法：
1、修改所有列的列名，即直接赋值df.columns=##
2、修改指定列的列名，df.rename(columns={‘a’:‘A’})
import pandas as pd
df = pd.DataFrame({'a':[1,2,3],'b':[1,2,3]})
>>>a b
0 1 1
1 2 2
2 3 3
#1、修改列名a，b为A、B。
df.columns = ['A','B']
#2、只修改列名a为A
df.rename(columns={'a':'A'})
3.4 时间序列Time Series
#创建间隔为1s总数10个时间序列
rng=pd.date_range('20180901',periods=10,freq='S')
>>>
DatetimeIndex(['2018-09-01 00:00:00', '2018-09-01 00:00:01',
'2018-09-01 00:00:02', '2018-09-01 00:00:03',
'2018-09-01 00:00:04', '2018-09-01 00:00:05',
'2018-09-01 00:00:06', '2018-09-01 00:00:07',
'2018-09-01 00:00:08', '2018-09-01 00:00:09'],
dtype='datetime64[ns]', freq='S')
#以时间序列为索引值，创建Series
ts=pd.Series(np.random.randint(0,500,len(rng)),index=rng)
>>>
2018-09-01 00:00:00 249
2018-09-01 00:00:01 409
2018-09-01 00:00:02 85
2018-09-01 00:00:03 40
2018-09-01 00:00:04 157
2018-09-01 00:00:05 113
2018-09-01 00:00:06 152
2018-09-01 00:00:07 107
2018-09-01 00:00:08 259
2018-09-01 00:00:09 110
Freq: S, dtype: int64
#以1min为间隔进行求和
ts.resample('1Min').sum()
>>>
2018-09-01 1681
Freq: T, dtype: int64
#创建间隔为1天总数5个时间序列
rng=pd.date_range('9/1/2018 00:00',periods=5,freq='D')
>>>
DatetimeIndex(['2018-09-01', '2018-09-02', '2018-09-03', '2018-09-04',
'2018-09-05'],
dtype='datetime64[ns]', freq='D')
#以时间序列为索引值，创建Series
ts=pd.Series(np.random.randn(len(rng)),index=rng)
>>>
2018-09-01 -0.955735
2018-09-02 0.004711
2018-09-03 -2.177743
2018-09-04 -0.263494
2018-09-05 -1.760504
Freq: D, dtype: float64
4. 其他
4.1 字段或行数太多无法全部显示
#显示所有列
pd.set_option('display.max_columns', None)
#显示所有行
pd.set_option('display.max_rows', None)
#设置value的显示长度为100，默认为50
pd.set_option('max_colwidth',100)
Pandas Dataframe 新增加一行：通过series
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1994
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