【Python基础】Pandas笔记---通过比赛整理出的10条Pandas实用技巧

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前言

大家好，我是潜心。最近还在参加某比赛，将pandas对数据预处理的方法进行了总结，以下列出的10条是我觉得比较常用、好用的处理操作。

本文约3k字，预计阅读15分钟。

1. 连接Pandas对象---concat()

concat方法是沿着某条轴，将多个DataFrame/Series对象进行连接在一起。

主要用途： 对某些对象只进行简单的行连接或列连接。

def concat(objs, axis=0, join="outer", ignore_index: bool = False, keys=None, levels=None, names=None, verify_integrity: bool = False, copy: bool = True) 

主要参数介绍：

• objs：多个对象；
• axis：指定连接的轴，0(行)或1(列)；
• join：连接的方式，outer（外连接）或inter（内连接）；
• ingnore_index：是否重建索引；

例：

In[1]: df1 = pd.DataFrame(np.random.randint(10, size=(3, 3)), columns=['A', 'B', 'C'])
  
 A B C
0 1 4 8
1 8 8 4
2 0 9 3

In[2]: df2 = pd.DataFrame(np.random.randint(10, size=(2, 2)), columns=['A', 'B'])

 A B
0 3 9
1 8 6

In[3]: pd.concat([df1, df2], axis=0, join='outer')

 A B C
0 1 4 8.0
1 8 8 4.0
2 0 9 3.0
0 3 9 NaN
1 8 6 NaN

In[4]: pd.concat([df1, df2], axis=0, join='inner', ignore_index=True)

 A B
0 1 4
1 8 8
2 0 9
3 3 9
4 8 6

In[5]: pd.concat([df1, df2], axis=1, join='outer')

 A B C A B
0 1 4 8 3.0 9.0
1 8 8 4 8.0 6.0
2 0 9 3 NaN NaN

2. 合并Pandas对象---merge()

类似于关系数据库的连接方式，根据一个或多个键（即列）将不同的DataFrame连接起来。

主要用途：对于拥有相同的键的两个DataFrame对象，需要将其进行有效的拼接，整合到一个对象。

def merge(left, right, how='inner', on=None, left_on=None, right_on=None,
         left_index=False, right_index=False, sort=True,
         suffixes=('_x', '_y'), copy=True, indicator=False,
         validate=None)

主要参数介绍：

• left：DataFrame对象；
• right：DataFrame对象；
• how：连接方式，inner或outer；
• on：指定用于连接的键，必须存在于左右两个DataFrame中；
• left_on：左侧DataFrame中用于连接键的列名，当左右对象列名不同但含义相同时使用；
• right_on：右侧DataFrame中用于连接键的列名；
• left_index：使用左侧DataFrame的行索引作为连接键（配合right_on）；
• right_index：使用右侧DataFrame的行索引作为连接键（配合left_on）；
• sort：对其按照连接键进行排序；

例：

In[6]: pd.merge(df1, df2, how='inner', on='A')

 A B_x C B_y
0 8 8 4 6

In[7]: pd.merge(df1, df2, how='outer', on='B')
  
 A_x B C A_y
0 1.0 4 8.0 NaN
1 8.0 8 4.0 NaN
2 0.0 9 3.0 3.0
3 NaN 6 NaN 8.0

In[8]: pd.merge(df1, df2, how='outer', left_on='B', right_on='A')
  
   A_x B_x C A_y B_y
0 1.0 4.0 8.0 NaN NaN
1 8.0 8.0 4.0 8.0 6.0
2 0.0 9.0 3.0 NaN NaN
3 NaN NaN NaN 3.0 9.0

3. 删除重复项---drop_duplicates()

删除对象DataFrame中重复的行，重复通过参数subset指定。

主要用途：统计对象中不重复的个数；

def drop_duplicates(subset=None, keep='first', inplace=False, ignore_index=False)

主要参数介绍：

• subset：指定的键（列），默认为所有的列（即每行全部相同）；
• keep：删除重复项，除了第1个（first）或者最后一个（last）；
• inplace：是否直接对原来的对象进行修改，默认为False，生成一个拷贝；
• ignore_index：是否重建索引；

例：

df1
 A B C
0 3 2 4
1 6 4 2
2 3 4 3
3 3 7 0
4 5 1 6
5 6 1 4

In[9]: df1.drop_duplicates('A')

 A B C
0 3 2 4
1 6 4 2
4 5 1 6

4. Series中的去重---unique()

相比于drop_duplicates方法，unique()只针对于Series对象，类似于Set。

主要用途： 通常是对DataFrame中提取某一键，变成Series，再去重，统计个数。

Series.unique()

例：

In[10]: len(df1['A'].unique().tolist())

3

5. 排序---sort_values()

按照某个键进行排序。

主要用途：查看相同键时行的某些变化，如例子中在A相同时B、C的变化。

def sort_values(by, axis=0, ascending=True, kind='quicksort', na_position='last', ignore_index=False)

主要参数介绍：

• by：字符串或字符串列表，指定按照哪个键/索引进行排序；
• axis：指定排序的轴；
• ascending：升序或降序，默认为升序；
• kind：指定排序方法，‘quicksort’, ‘mergesort’, ‘heapsort；
• ignore_index：是否重建索引；

例：

In[11]: df1.sort_values(by='A')
  
 A B C
0 3 2 4
2 3 4 3
3 3 7 0
4 5 1 6
1 6 4 2
5 6 1 4

6. 采样---sample()

对对象进行采样。

主要用途： 当DataFrame对象数据量太大，导致做实验过满时，可以抽取一部分进行实验，提高效率。

def sample(n=None, frac=None, replace=False, weights=None, random_state=None, axis=None)

主要参数介绍：

• n：指定采样的数量；
• frac：指定采样的比例，与n只能选择其中一个；
• replace：允许或不允许对同一行进行多次采样；
• weights：采样的权重，默认为“None”将导致相同的概率权重；
• random_state：类似于seed作用；
• axis：指定采样的轴，默认为行；

例：

In[12]: df1.sample(n=3)
  
 A B C
0 3 2 4
3 3 7 0
1 6 4 2

In[13]: df1.sample(frac=0.1)
  
  A B C
1 6 4 2

7. 对象分组---groupby()

groupby方法是对对数据内部进行分组处理。

主要用途： 在数据挖掘中主要用在了Word2vec中，例如对每个用户的行为进行分组，形成多个句子。

直观理解：

def groupby(by=None, axis=0, level=None, as_index=True, sort=True, group_keys=True, squeeze=False, observed=False)

主要参数介绍：

• by：用于确定groupby的组；
• axis：指定轴；

例（以下是最近构造的Word2vec中的句子）：

groups = df_log.groupby(['user_id'])
df_log['creative_id'] = df_log['creative_id'].astype('str')
print('starting....')
sentences = [groups.get_group(g)['creative_id'].tolist() for g in groups.groups]

8. 判断与删除缺失值NaN---isna()、isnull()和dropna()

isna方法返回一个布尔对象，每个元素是否为NaN。

例：

df1
 A B C
0 1.0 2 3
1 NaN 5 6

In[14]: df1.isna()

  A   B   C
0 False False False
1 True False False

当数据量很大时，上述很难观察到某列是否存在缺失，此时可以用isnull()方法

In[15]: df1.isnull().all()  # 某列是否全部为NaN

A    False
B    False
C    False
dtype: bool
  
In[16]: df1.isnull().any() # 某列是否出现NaN
  
A     True
B    False
C    False
dtype: bool

dropna方法删除含缺失值的行或列。

def dropna(axis=0, how='any', thresh=None, subset=None, inplace=False)

主要参数介绍：

• axis：指定轴；
• how：参数为any时，行或列（axis决定）出现NaN时，就进行删除；为all时，行或列全为NaN时才进行删除；
• thresh：阈值，要求不为NAN的个数；
• subset：指定键（列）进行判断NAN删除；
• inplace：是否更改原对象；

例：

In[17]: df1.dropna(how='any')
  
   A B C
0  1 2 3

In[18]: df1.dropna(how='any', subset=['B'])
  
 A  B C
0 1  2 3
1 NaN 5 6

9. 筛选或删除特定值的行---isin()

判断对象中是否存在某个值（列表、Series或DataFrame）。

主要用途： 当缺失值不为NaN时，例如缺失值是一个字符串“\N“（比赛中碰到了），要想更改或删除，则用isin方法较为方便，通过加负号想删除符合条件的行，不写负号是筛选出符合条件的行。

def isin(values)

• values：需要判断的值列表（不能为单个数值或字符串），可以为一个Series，或DataFrame（当对象为DataFrame）；

例（删除包含某字符串的行）：

df1
 A B C
0 1 2 3
1 4 \N 6
2 7 8 9

In[19]: df1[-df1.B.isin(['\\N'])]
  
  
 A B C
0 1 2 3
2 7 8 9

筛选过程中，isin()方法只能判断包含，布尔方法则可以进行更丰富的筛选：

df1 
 A B C
0 3 4 2
1 0 5 4
2 0 7 5
3 3 2 5
4 2 0 0
5 5 3 7

In[20]: df1[df1.A > 2]
  
A B C
0 3 4 2
3 3 2 5
5 5 3 7 

10. 值替换---where()

通过布尔序列选择一个返回的子集。

主要用途： 对对象进行筛选，并且对于不满足的值，where方法可以对其进行替换。例如若列为性别，元素为字符串，可将其进行替换为数值。

例：

df1
 A B C
0 5 7 4
1 2 0 5
2 4 2 4
3 2 6 2
4 5 1 6
5 3 3 4


In[21]: df1.where(df1 > 3, -1)
 A   B   C
0 5   7  4
1 -1  -1 5
2 4   -1 4
3 -1  6   -1
4 5   -1 6
5 -1  -1 4

关于值替换，还可以用如下布尔判断方法：

In[22]: df1[df1.A <= 3] = -1

 A   B   C
0 5   7  4
1 -1  0  5
2 4   2  4
3 -1  6   2
4 5   1  6
5 -1  3  4

注意： where()方法是对不满足的进行替换，上述方法是对满足条件的进行替换

总结

果然真正的打比赛才能发现有那么多知识已经遗忘，记得及时整理才能方便以后进行巩固。