Python中Pandas详解之数据结构

Pandas 数据分析

Pandas 简介

Pandas是Python生态下的一个数据分析包，他对于Python数据分析的意义是十分重大的，他与NumPy的不同之处是支持图标和混杂数据运算的，而NumPy是基于数组构建的内容，他的各种图像生成也十分方便，并且支持各种数据存储文件、数据库、甚至Web中读取数据

Pandas 安装

和NumPy的安装一样使用

pip install pandas

命令安装即可

Series 类型数据

Series是Pandas的核心数据结构之一，也是理解DataFrame的基础

Series的创建

Series的中文翻译是系列，是一种类似于一维数组的结构，是数组和索引构成的

import pandas as pd
pd.Series(data, index = index)

在这两个参数中，data是数据源，可以是整数，字符串等，而默认索引就是数据的标签(label)

例如

a = pd.Series([1, 2, 5, 3, 2])
print(a)

需要注意的是Series的内部是基于NumPy的N维数组构建的，因此内部的数据需要统一

其次Series增加对应的label作为索引，如果没有显示添加索引，Python会自动添加一个0到n-1的索引值，通常都是索引在左，数值在右边

当然，其中的索引也可以被更改为其他的内容，是类似于Python中的字典

Series还提供了一些简单的统计方法，describe()

例如

print(a.describe())

Series的访问

第一种最简单的访问方式就是通过下标存取Series对象内部的元素

当然也可以用label进行访问

需要说明的是，可以按照任意顺序一次访问多个数据

例如

print(a[[1,2,3]])

需要说明的是，同时访问多个数值就需要以列表的形式出现

对于两个Series对象还可以通过append()方法进行叠加操作，用来合并对象

但是当叠加对象时，索引就会混乱，因此当叠加时可以采用ignore_index=True，这样就可以重新添加索引

例如

a1.append(a2,ignore_index=True)

Series 中向量化操作与布尔索引

类似于NumPy，Pandas也支持广播操作，也就是加减乘除一个标量，

同样的Series也支持用布尔表达式提取符合条件的数值，而且Series也可以作为NumPy函数的一个参数进行数据运算

Series的切片

对于Series也可以使用切片操作选取处理其中的值，返回值依然是Series的对象

需要注意的时，与数字的切片不同，用label切片不是左闭右开，而是两边都是闭区间

Series的缺失值

在数据处理中会遇到缺失值，在Pandas会用NaN来表示

我们可以使用Pandas中的isnull()和notnull()来检测是否含有缺失值

对于isull()方法，他的返回值是一个布尔值Series对象，True表示为缺失值，False表示不是缺失值，notnull正好与之相反

这对海量数据的操作是十分友好的

Series的增与删

当我们要删除Series中的数据时，使用drop方法即可，他的参数就是label，也可以是列表，用于删除多项元素

添加数据就可以使用我们之前所说的append方法即可

Series的name

除了index和value，还有两个属性，是name和index.name

name可以立即为数值(value)列的名称，index可以理解为一个特殊的索引列，index.name就是索引列(index)的名称，就相当于是列名的作用

默认情况下都被设置为None，我们也可以通过代码进行直接赋值

DataFrame 数据类型

如果Series是Excel中的一列，那DataFrame就是Excel中的一张表

DataFrame的创建

DataFrame实际上可以理解为数据结构中带标签的二维数组，他由若干个Series构成

构建DataFrame的最常用的方法是先构建一个由列表或NumPy数组组成的字典，再将字典作为DataFrame中的参数

例如

df = pd.DataFrame({
   'name':['summer','morty','rick','jerry']})
print(df)

这样我们就可以用若干字典的项来构建一张表了，左边的数字就是行数

例如

df = pd.DataFrame({
   'name': ['summer', 'morty', 'rick', 'jerry'],
                   'age': [17 , 14, 60,35],
                   'gender': ['female', 'male', 'male', 'male']})
print(df)

我们也可以通过NumPy的数组生成DataFrame，我们也可以在创建DataFrame时指定列名和行名

例如

df2 = pd.DataFrame(data,columns=['one','two'],index=['a','b'])

本质上，DataFrame是由若干个Series构成的，那么Series就是DataFrame的天然数据源，同样的DataFrame也支持NumPy转置操作，也可以使用transpose()方法完成转置

DataFrame的访问

访问DataFrame的列很方便，因为DataFrame提供了columns属性，可以通过具体的列名称进行访问

例如

df.columns # 访问列名
df.columns.values[0] # 访问元素

DataFrame的一个神奇的地方在于，他可以把列明当作为对象中的一个元素进行获取

例如

df.列名

想要获取切片就和NumPy的数组操作时一模一样的，这里不多赘述

DataFrame的删除

类似于Series，删除操作也是使用drop方法删除一行或一列

我们也可以使用全局内置函数del，直接在DF中删除某行某列，因为drop方法是生成新的DF

DataFrame的添加

添加行

我们直接创建一个空的DF对象，再利用for循环逐个添加新的行即可

例如

df = pd.DataFrame(columns = ['1','2'])
for index in range(5):
    df.loc[index] = ['name '+str(index)] + list(randint(10, size=2))

使用loc方法就可以添加一个新的行，index就是DF对象中原先没有的行索引，再进行赋值

我们还可以使用append方法，可以同时批量添加多行数据，类似于NumPy的vstack，垂直堆叠的效果

添加列

和添加行相比就更加简单，实际上就是添加了一个列的名称，再对其内容进行赋值，我们也可以使用concat方法，类似于hstack，水平堆叠，将两个DF对象进行拼接

对于以上两种添加方法，也可以设置忽略原有的索引，进行重新定义索引的编号

对于Pandas的操作指令还有非常多，我们需要在实践中不断掌握，慢慢摸索，越用越熟，越用越精 感谢各位的支持，如果你发现文章中有任何不严谨或者需要补充的部分，欢迎在评论区指出