Python数据分析：pandas中Dataframe的groupby与索引

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一、索引

Series和DataFrame都是有索引的，索引的好处是快速定位，在涉及到两个Series或DataFrame时可以根据索引自动对齐，比如日期自动对齐，这样可以省去很多事。

缺失值

pd.isnull(obj)
obj.isnull()

将字典转成数据框，并赋予列名,索引

DataFrame(data, columns=['col1','col2','col3'...],index = ['i1','i2','i3'...])

查看列名

DataFrame.columns

查看索引

DataFrame.index

重建索引

obj.reindex(['a','b','c','d','e'...], fill_value=0]
#按给出的索引顺序重新排序，而不是替换索引。如果索引没有值，就用0填充#就地修改索引
data.index=data.index.map(str.upper)

列顺序重排（也是重建索引）

DataFrame.reindex[columns=['col1','col2','col3'...])`#也可以同时重建index和columnsDataFrame.reindex[index=['a','b','c'...],columns=['col1','col2','col3'...])

重建索引的快捷键

DataFrame.ix[['a','b','c'...],['col1','col2','col3'...]]

重命名轴索引

data.rename(index=str.title,columns=str.upper)#修改某个索引和列名，可以通过传入字典
data.rename(index={'old_index':'new_index'},columns={'old_col':'new_col'})

查看某一列

DataFrame['state'] 或 DataFrame.state

查看某一行

需要用到索引

DataFrame.ix['index_name']

添加或删除一列

DataFrame['new_col_name'] = 'char_or_number'
#删除行
DataFrame.drop(['index1','index2'...])
#删除列
DataFrame.drop(['col1','col2'...],axis=1)
#或
del DataFrame['col1']

DataFrame选择子集

类型	说明
obj[val]	选择一列或多列
obj.ix[val]	选择一行或多行
obj.ix[:,val]	选择一列或多列
obj.ix[val1,val2]	同时选择行和列
reindx	对行和列重新索引
icol,irow	根据整数位置选取单列或单行
get_value,set_value	根据行标签和列标签选择单个值

针对series

obj[['a','b','c'...]]
obj['b':'e']=5

针对dataframe

#选择多列
dataframe[['col1','col2'...]]#选择多行
dataframe[m:n]#条件筛选
dataframe[dataframe['col3'>5]]#选择子集
dataframe.ix[0:3,0:5]

dataframe和series的运算

会根据 index 和 columns 自动对齐然后进行运算，很方便啊

方法	说明
add	加法
sub	减法
div	除法
mul	乘法

#没有数据的地方用0填充空值
df1.add(df2,fill_value=0)# dataframe 与 series 的运算
dataframe - series
规则是：
--------   --------  |
|      |   |      |  |
|      |   --------  |
|      |             |
|      |             v
--------
#指定轴方向
dataframe.sub(series,axis=0)
规则是：
--------   ---
|      |   | |   ----->
|      |   | |
|      |   | |
|      |   | |
--------   ---

apply函数

f=lambda x:x.max()-x.min()#默认对每一列应用
dataframe.apply(f)#如果需要对每一行分组应用
dataframe.apply(f,axis=1)

排序和排名

#默认根据index排序，axis = 1 则根据columns排序
dataframe.sort_index(axis=0, ascending=False)# 根据值排序
dataframe.sort_index(by=['col1','col2'...])#排名，给出的是rank值series.rank(ascending=False)
#如果出现重复值，则取平均秩次#在行或列上面的排名
dataframe.rank(axis=0)

描述性统计

方法	说明
count	计数
describe	给出各列的常用统计量
min,max	最大最小值
argmin,argmax	最大最小值的索引位置（整数）
idxmin,idxmax	最大最小值的索引值
quantile	计算样本分位数
sum,mean	对列求和，均值
mediam	中位数
mad	根据平均值计算平均绝对离差
var,std	方差，标准差
skew	偏度（三阶矩）
Kurt	峰度（四阶矩）
cumsum	累积和
Cummins，cummax	累计组大致和累计最小值
cumprod	累计积
diff	一阶差分
pct_change	计算百分数变化

唯一值，值计数，成员资格

obj.unique()
obj.value_count()
obj.isin(['b','c'])

处理缺失值

# 过滤缺失值# 只要有缺失值就丢弃这一行
dataframe.dropna()
#要求全部为缺失才丢弃这一行
dataframe.dropna(how='all')
# 根据列来判断
dataframe.dropna(how='all',axis=1)# 填充缺失值#1.用0填充
df.fillna(0)#2.不同的列用不同的值填充
df.fillna({1:0.5, 3:-1})#3.用均值填充
df.fillna(df.mean())# 此时axis参数同前面

二、Groupby

pandas提供了一个灵活高效的groupby功能，它使你能以一种自然的方式对数据集进行切片、切块、摘要等操作。根据一个或多个键（可以是函数、数组或DataFrame列名）拆分pandas对象。计算分组摘要统计，如计数、平均值、标准差，或用户自定义函数。对DataFrame的列应用各种各样的函数。应用组内转换或其他运算，如规格化、线性回归、排名或选取子集等。计算透视表或交叉表。执行分位数分析以及其他分组分析。

1）查看DataFrame数据及属性

df_obj = DataFrame() #创建DataFrame对象
df_obj.dtypes #查看各行的数据格式
df_obj['列名'].astype(int)#转换某列的数据类型
df_obj.head() #查看前几行的数据,默认前5行
df_obj.tail() #查看后几行的数据,默认后5行
df_obj.index #查看索引
df_obj.columns #查看列名
df_obj.values #查看数据值
df_obj.describe() #描述性统计
df_obj.T #转置
df_obj.sort_values(by=['',''])#同上

2）使用DataFrame选择数据:

df_obj.ix[1:3] #获取1-3行的数据,该操作叫切片操作,获取行数据
df_obj.ix[columns_index] #获取列的数据
df_obj.ix[1:3，[1,3]]#获取1列3列的1~3行数据
df_obj[columns].drop_duplicates() #剔除重复行数据

3）使用DataFrame重置数据:

df_obj.ix[1:3，[1,3]]=1#所选位置数据替换为1

4）使用DataFrame筛选数据(类似SQL中的WHERE):

alist = ['023-18996609823']
df_obj['用户号码'].isin(alist) #将要过滤的数据放入字典中,使用isin对数据进行筛选,返回行索引以及每行筛选的结果,若匹配则返回ture
df_obj[df_obj['用户号码'].isin(alist)] #获取匹配结果为ture的行

5）使用DataFrame模糊筛选数据(类似SQL中的LIKE):

df_obj[df_obj['套餐'].str.contains(r'.*?语音CDMA.*')] #使用正则表达式进行模糊匹配,*匹配0或无限次,?匹配0或1次

6）使用DataFrame进行数据转换(后期补充说明)

df_obj['支局_维护线'] = df_obj['支局_维护线'].str.replace('巫溪分公司(.{2,})支局','\\1')#可以使用正则表达式

可以设置take_last=ture 保留最后一个,或保留开始一个.补充说明:注意take_last=ture已过时,请使用keep=’last’

7）使用pandas中读取数据:

read_csv('D:\LQJ.csv',sep=';',nrows=2) #首先输入csv文本地址,然后分割符选择等等
df.to_excel('foo.xlsx',sheet_name='Sheet1');pd.read_excel('foo.xlsx', 'Sheet1', index_col=None, na_values=['NA'])#写入读取excel数据，pd.read_excel读取的数据是以DataFrame形式存储
df.to_hdf('foo.h5','df');pd.read_hdf('foo.h5','df')#写入读取HDF5数据

8）使用pandas聚合数据(类似SQL中的GROUP BY 或HAVING):

data_obj['用户标识'].groupby(data_obj['支局_维护线'])
data_obj.groupby('支局_维护线')['用户标识'] #上面的简单写法
adsl_obj.groupby('支局_维护线')['用户标识'].agg([('ADSL','count')])#按支局进行汇总对用户标识进行计数,并将计数列的列名命名为ADSL

9）使用pandas合并数据集(类似SQL中的JOIN):

merge(mxj_obj2, mxj_obj1 ,on='用户标识',how='inner')# mxj_obj1和mxj_obj2将用户标识当成重叠列的键合并两个数据集,inner表示取两个数据集的交集.

10）清理数据

df[df.isnull()]
df[df.notnull()]
df.dropna()#将所有含有nan项的row删除
df.dropna(axis=1,thresh=3) #将在列的方向上三个为NaN的项删除
df.dropna(how='ALL')#将全部项都是nan的row删除填充值
df.fillna(0)
df.fillna({1:0,2:0.5}) #对第一列nan值赋0，第二列赋值0.5
df.fillna(method='ffill') #在列方向上以前一个值作为值赋给NaN

实例

1. 读取excel数据
代码如下

import pandas as pd# 读取高炉数据，注意文件名不能为中文
data=pd.read_excel('gaolushuju_201501-03.xlsx', '201501', index_col=None, na_values=['NA'])
print data

测试结果如下

      燃料比  顶温西南  顶温西北  顶温东南  顶温东北
0   531.46   185   176   176   174
1   510.35   184   173   184   188
2   533.49   180   165   182   177
3   511.51   190   172   179   188
4   531.02   180   167   173   180
5   511.24   174   164   178   176
6   532.62   173   170   168   179
7   583.00   182   175   176   173
8   530.70   158   149   159   156
9   530.32   168   156   169   171
10  528.62   164   150   171   169

2. 切片处理，选取行或列，修改数据
代码如下：

data_1row=data.ix[1]
data_5row_2col=data.ix[0:5,[u'燃料比',u'顶温西南']
print data_1row,data_5row_2col
data_5row_2col.ix[0:1,0:2]=3

测试结果如下：

燃料比     510.35
顶温西南    184.00
顶温西北    173.00
顶温东南    184.00
顶温东北    188.00
Name: 1, dtype: float64    燃料比  顶温西南
0  531.46   185
1  510.35   184
2  533.49   180
3  511.51   190
4  531.02   180
5  511.24   174燃料比  顶温西南
0    3.00     3
1    3.00     3
2  533.49   180
3  511.51   190
4  531.02   180
5  511.24   174

格式说明，data_5row_2col.ix[0:1,0:2]，data_5row_2col.ix[0:1,[0,2]],选取部分行和列需加”[]”
3. 排序
代码如下：

print data_1row.sort_values()
print data_5row_2col.sort_values(by=u'燃料比')

测试结果如下：

顶温西北    173.00
顶温西南    184.00
顶温东南    184.00
顶温东北    188.00
燃料比     510.35
Name: 1, dtype: float64燃料比  顶温西南
1  510.35   184
5  511.24   174
3  511.51   190
4  531.02   180
0  531.46   185
2  533.49   180

4. 删除重复的行
代码如下：

print data_5row_2col[u'顶温西南'].drop_duplicates()#剔除重复行数据

测试结果如下：

0    185
1    184
2    180
3    190
5    174
Name: 顶温西南, dtype: int64

说明：从测试结果3中可以看出顶温西南index=2的数据与index=4的数据重复，测试结果4显示将index=4的顶温西南数据删除

5. 参考文献
10分钟搞定pandas
numpy+pandas series dataframe常用函数
python基础教程