【因为近段时间在学习使用python进行数据分析,接触了pandas中的DataFrame,对这个DataFrame感觉很好,就顺带学习了以下其官方指导和基础知识。这里结合官方网页内容进行将要陈述,是对初次接触pandas的一个非常好的指导和说明。】
DataFrame是进行数据分析的一个绕不过去的数据框架格式,这个数据框架我个人认为可以理解成为一种矩阵,并且是一种平面的二维结构矩阵。也就是说,可以将多维数据矩阵从形式上降解成为普通的二维矩阵,这样对于数据分析和处理就要轻松很多。这里结合官网手册和指导文件《10 Minutes to pandas》进行一个简要翻译和小结。
本文是对pandas官方网站上《10 Minutes to pandas》的一个简单的翻译,原文在这里。这篇文章是对pandas的一个简单的介绍,详细的介绍请参考:Cookbook 。习惯上,我们会按下面格式引入所需要的包:

一、创建对象
可以通过 Data Structure Intro Setion 来查看有关该节内容的详细信息。
1、可以通过传递一个list对象来创建一个Series,pandas会默认创建整型索引:

2、通过传递一个numpy array,时间索引以及列标签来创建一个DataFrame:

3、通过传递一个能够被转换成类似序列结构的字典对象来创建一个DataFrame:

4、查看不同列的数据类型:

5、如果你使用的是IPython,使用Tab自动补全功能会自动识别所有的属性以及自定义的列,下图中是所有能够被自动识别的属性的一个子集:

二、查看数据
详情请参阅:Basics Section
很常用的但是原文中没说的一个查看:用for循环来迭代数据:
for index,row in df.iterrows():
print('行索引:',index)
print('行数据:',row)
1、查看frame中头部和尾部的行:

2、显示索引、列和底层的numpy数据:

3、describe()函数对于数据的快速统计汇总:

4、对数据的转置:

5、按轴进行排序

6、按值进行排序

三、选择
虽然标准的Python/Numpy的选择和设置表达式都能够直接派上用场,但是作为工程使用的代码,我们推荐使用经过优化的pandas数据访问方式: .at, .iat, .loc, .iloc 和 .ix详情请参阅Indexing and Selecing Data 和 MultiIndex / Advanced Indexing。
很常用的但是原文中没说的一个查询:通过行号和列名定位单元格,比如取出第三行的pname字段的值,我的办法:
df.iloc[2].pname,如果你明确知道行索引可以用loc:df.loc[index].pname;最后是万能式:df.ix[2][pname]或df.ix[index][2],索引与列,均可为序号或名称
3.1 获取
1、 选择一个单独的列,这将会返回一个Series,等同于df.A:

2、 通过[]进行选择,这将会对行进行切片

3.2 通过标签选择
1、 使用标签来获取一个交叉的区域

2、 通过标签来在多个轴上进行选择

3、 标签切片

4、 对于返回的对象进行维度缩减

5、 获取一个标量
![]()
6、 快速访问一个标量(与上一个方法等价)
![]()
3.3 通过位置选择
1、 通过传递数值进行位置选择(选择的是行)

2、 通过数值进行切片,与numpy/python中的情况类似

3、 通过指定一个位置的列表,与numpy/python中的情况类似

4、 对行进行切片

5、 对列进行切片

6、 获取特定的值

3.4 布尔索引
1、 使用一个单独列的值来选择数据:

2、 使用where操作来选择数据:

3、 使用isin()方法来过滤:
在索引index中搜索,这是最基本的查询了:
比如查询数据中是否有‘2013-01-01’ 这天的数据:
if len(df.query('index == "{0}"'.format('2013-01-01')) )>0:
3.5设置
按条件修改列值:
list(df['colName'].apply(lambda x:1 if x>np.mean(df(traindf['colName'])) else 0))#大于该列平均值则为1
1、 设置一个新的列:

2、 通过标签设置新的值:
![]()
3、 通过位置设置新的值:
![]()
4、 通过一个numpy数组设置一组新值:
![]()
上述操作结果如下:

5、 通过where操作来设置新的值:

四、缺失值处理
在pandas中,使用np.nan来代替缺失值,这些值将默认不会包含在计算中,详情请参阅:Missing Data Section。
1、 reindex()方法可以对指定轴上的索引进行改变/增加/删除操作,这将返回原始数据的一个拷贝:、

2、 去掉包含缺失值的行:

3、 对缺失值进行填充:

4、 对数据进行布尔填充:

五、相关操作
详情请参与 Basic Section On Binary Ops
5.1 统计(相关操作通常情况下不包括缺失值)
1、 执行描述性统计:

2、 在其他轴上进行相同的操作:

3、 对于拥有不同维度,需要对齐的对象进行操作。Pandas会自动的沿着指定的维度进行广播:

5.2 Apply
1、 对数据应用函数:

2、直方图
具体请参照:Histogramming and Discretization

3、字符串方法
Series对象在其str属性中配备了一组字符串处理方法,可以很容易的应用到数组中的每个元素,如下段代码所示。更多详情请参考:Vectorized String Methods.

六、合并
Pandas提供了大量的方法能够轻松的对Series,DataFrame和Panel对象进行各种符合各种逻辑关系的合并操作。具体请参阅:Merging section。我理解这种操作主要集中在合并上,即Merge,这种合并主要有三种方式,具体如下:
6.1 Concat
这种合并方式可以理解成为一种横向的合并操作,合并后主要变化在于列数目的增加。
把一个字典插入表中形成新的一列:df['列名'][dict.keys()] = dict.values()
删除一列:del df['列名']

6.2 Join 类似于SQL类型的合并。合并的条件是合并的两张表必须具有相同的字段,如下面代码中的foo、foo。
具体请参阅:Database style joining

6.3 Append 将一行连接到一个DataFrame上,可以理解成为类似于表list结构的增加,是一种纵向上的合并,主要变化发生在行数上,即将一个新的表格合并到数据底部。
具体请参阅Appending:

七、分组
对于”group by”操作,我们通常是指以下一个或多个操作步骤:
(Splitting)按照一些规则将数据分为不同的组;
(Applying)对于每组数据分别执行一个函数;
(Combining)将结果组合到一个数据结构中;
详情请参阅:Grouping section

1、 分组并对每个分组执行sum函数:

2、 通过多个列进行分组形成一个层次索引,然后执行函数:

八、Reshaping
详情请参阅 Hierarchical Indexing 和 Reshaping。
8.1 Stack



8.2 数据透视表,详情请参阅:Pivot Tables.

可以从这个数据中轻松的生成数据透视表:

九、时间序列
Pandas在对频率转换进行重新采样时拥有简单、强大且高效的功能(如将按秒采样的数据转换为按5分钟为单位进行采样的数据)。这种操作在金融领域非常常见。具体参考:Time Series section。
更改日期列的日期格式:df['date'] = pd.to_datetime(df['date'], format='%Y-%m-%d')

1、 时区表示:

2、 时区转换:

3、 时间跨度转换:

4、 时期和时间戳之间的转换使得可以使用一些方便的算术函数。

十、Categorical
从0.15版本开始,pandas可以在DataFrame中支持Categorical类型的数据,详细 介绍参看:categorical introduction和API documentation。

1、 将原始的grade转换为Categorical数据类型:

2、 将Categorical类型数据重命名为更有意义的名称:
![]()
3、 对类别进行重新排序,增加缺失的类别:

4、 排序是按照Categorical的顺序进行的而不是按照字典顺序进行:

5、 对Categorical列进行排序时存在空的类别:

十一、画图
这一部分主要涉及到数据可视化,采用的主要是matplotlib数据包进行数据可视化。
具体文档参看:Plotting docs

对于DataFrame来说,plot是一种将所有列及其标签进行绘制的简便方法:


十二、导入和保存数据
12.1 CSV
1、 写入csv文件:
![]()
2、 从csv文件中读取:

12.2 HDF5
参考:HDFStores
1、 写入HDF5存储:
![]()
2、 从HDF5存储中读取:

12.3 Excel
参考:MS Excel
1、 写入excel文件:
![]()
2、 从excel文件中读取:


本文详细介绍Pandas库的基础知识,涵盖DataFrame的创建、查看、选择、数据处理等方面,并提供丰富的实例帮助初学者快速掌握Pandas的核心功能。
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