pandas案例:温差查询

本文介绍如何使用Python编程从给定的2016年1月和2月温哥华和达拉斯的气温数据中,通过华氏度转摄氏度公式计算特定日期的两地温差。通过实例展示如何实现查询功能,并精确到小数点后两位。

任务详情

给定一各地 2016 年 1 月和 2 月各个时间点的温度表格,表格预览见页面下方。
数据表的第二列表示当前时间,数据表第一行第三列到第一行最后一列表示地点。
如:表格的第二行第三列 30.36 表示:Vancouver (温哥华)在 2016-01-01 00:00:00 这一时刻的温度是 30.36 度(华氏度)。
程序给定一个日期(date)和一个地点(place),要求返回该地在这个日期下的温差(摄氏度)。
注意:华氏度需要转换成摄氏度!
华氏度转摄氏度公式:摄氏度 = (华氏度 - 32) * 5 / 9
温差:某日最高温度 - 某日最低温度

任务要求

程序给定日期 date 和地点 place 的数据类型均是 str 类型;
程序返回结果的数据类型是 float 类型,如果最终结果是 numpy.float64 数据类型,请手动转换成 Python 原生的 float 数据类型;
结果需要四舍五入保留小数点后 2 位,请在得到最终结果后处理小数问题,否则可能导致结果有偏差。

测试用例

输入:date = ‘2月5日’,place = ‘Dallas’
输出:-5.05
解释:查询表格可知,Dallas 在 2月 5 日温度的最高值和最低值分别是 57.09 华氏度和 34.18 华氏度,
两者的温差是 22.91 华氏度,转换为摄氏度:(22.91 - 32) * 5 / 9 = -5.05

输入:date= ‘2月18日’,place = ‘Houston’
输出:-1.78
解释:查询表格可知,Dallas 在 2月 5 日温度的最高值和最低值分别是 75.7 华氏度和 46.9 华氏度,
两者的温差是 28.8 华氏度,转换为摄氏度:(28.8 - 32) * 5 / 9 = -1.7777…. ≈ 1.78

输入:date = ‘1月21日’,place = 'Las Vegas’
输出:-1.99

任务实现

import pandas


class Solution:
    def temperature(self, date: str, place: str) -> float:
        # 将查询日期转换为日期字符串
        month, day_ = date.split("月")
        day, _ = day_.split("日")
        if len(month) == 1:
            month = "0" + month
        if len(day) == 1:
            day = "0" + day
        date_str = "2016" + "-" + month + "-" + day
        # 读取数据
        url = "http://ws1.itmc.org.cn:80/JS00101/data/user/4799/208/fj_4097_temperature_2016_1_2.csv"
        temperature_data = pandas.read_csv(url, sep=",")
        # 获取数据的日期字符串
        temperature_data["day"] = temperature_data["datetime"].str[:10]
        # 根据日期字符串选择指定日期数据行
        day = temperature_data[temperature_data["day"] == date_str]
        # 根据地点选择选择温度数据行
        city = day[place]
        # 温度单位转换
        temperature = (city.max() - city.min() - 32) * 5 / 9
        # 温度精度处理
        return float(temperature.round(2))


print(Solution.temperature(Solution, date="2月5日", place="Dallas"))
print(Solution.temperature(Solution, date="2月18日", place="Houston"))
print(Solution.temperature(Solution, date="1月21日", place="Las Vegas"))

输出为:

-5.05
-1.78
-1.99
### 关于气象数据的多元回归分析 在处理气象数据时,多元线性回归是一种常用的统计方法,用于探索多个自变量(如温度、湿度、风速等)与一个因变量(如降雨量)之间的关系。以下是基于 Python 和 Sklearn 的多元线性回归分析案例。 #### 数据加载与预处理 为了进行多元回归分析,首先需要加载并清理数据。假设我们有一个包含气象数据的 CSV 文件 `weather_data.csv`,其中包括以下列:`temperature`, `humidity`, `wind_speed`, 和 `rainfall`。 ```python import pandas as pd from sklearn.model_selection import train_test_split from sklearn.linear_model import LinearRegression from sklearn.metrics import mean_squared_error, r2_score # 加载数据 data = pd.read_csv('weather_data.csv') # 查看数据结构 print(data.head()) # 定义特征和目标变量 X = data[['temperature', 'humidity', 'wind_speed']] # 自变量 y = data['rainfall'] # 因变量 # 划分训练集和测试集 X_train, X_test, y_train, y_test = train_test_split(X, y, test_size=0.2, random_state=42) ``` #### 构建与训练模型 接下来构建并训练一个简单的线性回归模型: ```python # 初始化线性回归模型 model = LinearRegression() # 训练模型 model.fit(X_train, y_train) # 输出模型参数 print(f'Coefficients: {model.coef_}') # 权重向量 print(f'Intercept: {model.intercept_}') # 截距 ``` #### 模型评估 使用测试集对模型性能进行评估,计算均方误差 (MSE) 和决定系数 \( R^2 \): ```python # 预测 y_pred = model.predict(X_test) # 性能指标 mse = mean_squared_error(y_test, y_pred) r2 = r2_score(y_test, y_pred) print(f'Mean Squared Error: {mse}') print(f'R-squared Value: {r2}') ``` #### 结果解释 通过上述代码,我们可以得到模型的权重向量和截距,并进一步了解哪些气象因素对降雨量的影响最大。例如,如果 `temperature` 对应的权重较大,则说明温度对该地区的降雨量具有显著影响[^2]。 --- ### 进一步优化与改进 1. **特征工程**: 可以尝试增加更多特征或衍生特征,例如日平均温差 (`max_temperature - min_temperature`) 或季节性因子。 2. **正则化技术**: 如果发现过拟合现象,可以引入 Lasso 或 Ridge 回归来约束模型复杂度。 3. **非线性变换**: 当某些特征与目标变量的关系并非严格线性时,可以通过多项式回归或其他非线性方法提升模型表现。 --- ### 推荐资源 对于更深入的学习,推荐查阅以下资料: - Scikit-Learn 官方文档中的多元线性回归章节[^4]。 - Kaggle 上的相关竞赛项目,例如天气预报数据分析比赛。 - Coursera 平台上的《Machine Learning》课程由 Andrew Ng 提供,涵盖了线性回归的基础理论及其应用实例。 ---
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