數據分析工具pandas

• 10. Pandas的數據規整
• • 10.1 層次化索引
  • 10.2 數據連接
  • • 10.2.1 pd.merge
    • 10.2.2 pd.concat
  • 10.3 重塑
  • • 10.3.1 stack
    • 10.3.2 unstack
  • 10.4 軸向旋轉

Pandas是一個強大的分析結構化數據的工具集，基于NumPy構建，提供了 高級數據結構和 數據操作工具，它是使Python成為強大而高效的數據分析環境的重要因素之一
（1） 一個強大的分析和操作大型結構化數據集所需的工具集
（2） 基礎是NumPy，提供了高性能矩陣的運算
（3） 提供了大量能夠快速便捷地處理數據的函數和方法
（4）應用于數據挖掘，數據分析
（5）提供數據清洗功能

10. Pandas的數據規整

10.1 層次化索引

Pandas的層次化索引簡述，包括層級索引簡介、內外層選取、交換等

#層次化索引 import numpy as np import pandas as pd data = pd.Series(np.random.randn(9),index=[['a','a','a','b','b','c','c','d','d'],[1,2,3,3,1,2,2,2,3]]) #內外層選取 data['b':'c'] data.loc[['b','d']] data.loc[:,2]frame = pd.DataFrame({'a':range(7),'b':range(7,0,-1),'c':['one','one','one','two','two','two','two'],'d':[0,1,2,0,1,2,3]}) #結果為： # a b c d #0 0 7 one 0 #1 1 6 one 1 #2 2 5 one 2 #3 3 4 two 0 #4 4 3 two 1 #5 5 2 two 2 #6 6 1 two 3 frame #指定列轉換為層次化索引 frame2 = frame.set_index(['c','d']) #結果為： # a b #c d #one 0 0 7 # 1 1 6 # 2 2 5 #two 0 3 4 # 1 4 3 # 2 5 2 # 3 6 1 frame2#指定列轉換為層次化索引，不刪除指定列 #結果為： # a b c d #c d #one 0 0 7 one 0 # 1 1 6 one 1 # 2 2 5 one 2 #two 0 3 4 two 0 # 1 4 3 two 1 # 2 5 2 two 2 # 3 6 1 two 3 frame.set_index(['c','d'],drop=False)#消除層級索引 #結果為： # c d a b #0 one 0 0 7 #1 one 1 1 6 #2 one 2 2 5 #3 two 0 3 4 #4 two 1 4 3 #5 two 2 5 2 #6 two 3 6 1 frame2.reset_index()

10.2 數據連接

10.2.1 pd.merge

pd.merge(left,right,how=‘inner’,on=None,left_on=None,right_on=None)：根據單個或多個鍵將不同DataFrame的行連接起來，類似數據庫的連接操作。

• left：合并時左邊的DataFrame
• right：合并時右邊的DataFrame
• how：合并的方式默認’inner’,‘outer’,‘left’,‘right’
• on：需要合并的列名，必須兩邊都有的列名，并以left和right中的列名的交集作為連接鍵
• left_on：left DataFrame中用作連接鍵的列
• right_on：right DataFrame中用作連接鍵的列

#數據連接 left = pd.DataFrame({'key':['K0','K1','K2','K3'],'A':['A0','A1','A2','A3'],'B':['B0','B1','B2','B3']}) right = pd.DataFrame({'key':['K0','K1','K2','K3'],'C':['C0','C1','C2','C3'],'D':['D0','D1','D2','D3']}) #結果為： # key A B #0 K0 A0 B0 #1 K1 A1 B1 #2 K2 A2 B2 #3 K3 A3 B3 left #結果為： # key C D #0 K0 C0 D0 #1 K1 C1 D1 #2 K2 C2 D2 #3 K3 C3 D3 right#根據單個或多個鍵將不同的DataFrame的行連接起來，類似數據庫的連接操作 #結果為： # key A B C D #0 K0 A0 B0 C0 D0 #1 K1 A1 B1 C1 D1 #2 K2 A2 B2 C2 D2 #3 K3 A3 B3 C3 D3 pd.merge(left,right) #指定連接鍵（列） pd.merge(left,right,on='key')#處理重復列名 df_obj1 = pd.DataFrame({'key':['b','b','a','c','a','a','b'],'data':np.random.randint(0,10,7)}) df_obj2 = pd.DataFrame({'key':['a','b','d'],'data':np.random.randint(0,10,3)}) #添加后綴 #結果為： # key data_left data_right #0 b 9 1 #1 b 7 1 #2 b 3 1 #3 a 7 7 #4 a 8 7 #5 a 8 7 print(pd.merge(df_obj1,df_obj2,on='key',suffixes=('_left','_right')))#按索引連接 #left_index=True或right_index=True df_obj1 = pd.DataFrame({'key':['b','b','a','c','a','a','b'],'data1':np.random.randint(0,10,7)}) df_obj2 = pd.DataFrame({'data2':np.random.randint(0,10,3)},index=['a','b','d']) #left表根據key連接，right表根據索引連接 #結果為： # key data1 data2 #0 b 7 0 #1 b 2 0 #6 b 8 0 #2 a 2 3 #4 a 8 3 #5 a 4 3 print(pd.merge(df_obj1,df_obj2,left_on='key',right_index=True))#數據合并 join left2 = pd.DataFrame([[1.,2.],[3.,4.],[5.,6.]],index = ['a','c','e'],columns=['語文','數學']) right2 = pd.DataFrame([[7.,8.],[9.,10.],[11.,12.],[13.,14.]],index=['b','c','d','e'],columns=['英語','綜合']) #使用join進行索引連接，要求沒有重疊的列名 #效果與pd.merge(left2,right2,how='outer',left_index=True,right_index=True)一致 left2.join(right2,how='outer')

10.2.2 pd.concat

沿著軸方向將多個對象合并到一起

np.concat

#np.concat arr1 = np.random.randint(0,10,(3,4)) arr2 = np.random.randint(0,10,(3,4)) #結果為：（行合并） #[[8 8 4 0] # [7 0 1 2] # [3 0 9 3] # [6 4 2 7] # [3 3 9 0] # [3 5 3 9]] print(np.concatenate([arr1,arr2])) #結果為:（列合并） #[[8 8 4 0 6 4 2 7] # [7 0 1 2 3 3 9 0] # [3 0 9 3 3 5 3 9]] print(np.concatenate([arr1,arr2],axis=1))

pd.concat
（1）注意指定軸方向，默認axis=0
（2）join指定合并方式，默認為outer
（3） Series合并時查看行索引有無重復

#pd.concat #df1： # one two #a 0 1 #b 2 3 #c 4 5 df1 = pd.DataFrame(np.arange(6).reshape(3,2),index=list('abc'),columns=['one','two']) #df2： # one two #a 0 1 #c 2 3 df2 = pd.DataFrame(np.arange(4).reshape(2,2),index=list('ac'),columns=['one','two'])#默認外連接 axis=0 （常用） #結果為： # one two #a 0 1 #b 2 3 #c 4 5 #a 0 1 #c 2 3 pd.concat([df1,df2]) #結果為： # one two one two #a 0 1 0.0 1.0 #b 2 3 NaN NaN #c 4 5 2.0 3.0 pd.concat([df1,df2],axis=1)

10.3 重塑

10.3.1 stack

（1） 將列索引旋轉為行索引，完成層級索引
（2）DataFrame -> Series

###重塑層次化索引 data = pd.DataFrame(np.arange(6).reshape((2,3)),index = pd.Index(['老王','小劉'],name='姓名'),columns = pd.Index(['語文','數學','英語'],name='科目')) #科目 語文 數學 英語 #姓名 #老王 0 1 2 #小劉 3 4 5 data#stack將列索引旋轉為行索引，完成層級索引 r = data.stack() #結果為： #姓名 科目 #老王 語文 0 # 數學 1 # 英語 2 #小劉 語文 3 # 數學 4 # 英語 5 print(r) #結果為：<class 'pandas.core.series.Series'> print(type(r))

10.3.2 unstack

（1）將層級索引展開
（2）Series -> DataFrame
（3）默認操作內層索引（即level=-1），可通過設置level指定操作索引的級別

#將層級索引展開 #結果為： #科目 語文 數學 英語 #姓名 #老王 0 1 2 #小劉 3 4 5 r.unstack()#可簡寫為r.unstack('姓名') #結果為： #姓名 老王 小劉 #科目 #語文 0 3 #數學 1 4 #英語 2 5 r.unstack(level = '姓名')a1 = pd.Series(np.arange(4),index=list('abcd')) a2 = pd.Series([4,5,6],index=list('cde')) #結果為： #data1 a 0 # b 1 # c 2 # d 3 #data2 c 4 # d 5 # e 6 s1 = pd.concat([a1,a2],keys=['data1','data2']) #結果為：pandas.core.series.Series type(s1) #結果為： # a b c d e #data1 0.0 1.0 2.0 3.0 NaN #data2 NaN NaN 4.0 5.0 6.0 s1.unstack()#stack()默認過濾缺失數據（例如NaN值），可通過設置dropna=False不過濾缺失值 #結果為： #data1 a 0.0 # b 1.0 # c 2.0 # d 3.0 # e NaN #data2 a NaN # b NaN # c 4.0 # d 5.0 # e 6.0 s1.unstack().stack()

10.4 軸向旋轉

#軸向旋轉 df3 = pd.DataFrame({'date':['2018-11-22','2018-11-22','2018-11-23','2018-11-23','2018-11-24'],'class':['a','b','b','c','c'],'values':[5,3,2,6,1]},columns=['date','class','values']) # date class values #0 2018-11-22 a 5 #1 2018-11-22 b 3 #2 2018-11-23 b 2 #3 2018-11-23 c 6 #4 2018-11-24 c 1 df3#結果為： #class a b c # date # 2018-11-22 5.0 3.0 NaN # 2018-11-23 NaN 2.0 6.0 # 2018-11-24 NaN NaN 1.0 df3.pivot('date','class','values')#結果為： # values #class a b c # date # 2018-11-22 5.0 3.0 NaN # 2018-11-23 NaN 2.0 6.0 # 2018-11-24 NaN NaN 1.0 df3.set_index(['date','class']).unstack('class')

總結

以上是生活随笔為你收集整理的3-10 Pandas的数据规整的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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