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  • Python 数据处理扩展包: pandas 模块的DataFrame介绍(创建和基本操作)

    DataFrame是Pandas中的一个表结构的数据结构,包括三部分信息,表头(列的名称),表的内容(二维矩阵),索引(每行一个唯一的标记)。

    一、DataFrame的创建

    有多种方式可以创建DataFrame,下面举例介绍。

    例1: 通过list创建

    >>> import pandas as pd
    >>> df = pd.DataFrame([[1,2,3],[4,5,6]])
    >>> df
       0  1  2
    0  1  2  3
    1  4  5  6
    
    [2 rows x 3 columns]

    上面代表,创建了一个2行3列的表格,创建时只指定了表格的内容(通过一个嵌套的list),没有指定列名和索引。
    这时列名就自动为 0,1,2 ;索引自动为数值0,1.

    我们可以指定列表和索引,如:

    >>> df = pd.DataFrame([[1,2,3],[4,5,6]],index=['row1','row2'],columns=['c1','c2','c3'])
    >>> df
          c1  c2  c3
    row1   1   2   3
    row2   4   5   6
    
    [2 rows x 3 columns]

    可以看出,上面代码通过index和 columns参数指定了索引和列名。

    例2:创建例子

    >>> import numpy as np
    >>> dates = pd.date_range('20121001',periods=6)
    >>> df = pd.DataFrame(np.random.randn(6,4) , index = dates,columns=list('abcd'))
    >>> df
                       a         b         c         d
    2012-10-01 -0.236220  0.586985  0.784953 -0.507129
    2012-10-02 -1.020807 -1.316997 -0.747997  1.909333
    2012-10-03  0.085208 -0.281736  1.112287  1.572577
    2012-10-04  0.008708 -0.925711 -0.615752 -1.183397
    2012-10-05  1.158198 -1.393678  0.586624  0.202499
    2012-10-06  1.149878 -2.383863  1.646403  1.647935
    
    [6 rows x 4 columns]

    上面代码创建的dates是个时间索引,np.random.randn 方法创建一个6行4列的随机数矩阵。
    最后的df使用 dates作为索引,使用np.random.randn 方法创建的矩阵作为内容,使用 list('abcd')作为列名。

    二、 DataFrame的一些基本操作

    1、获取数据的行数

    len(df)

    len(df.index)

    2、显示索引、列和底层的numpy数据

    >>> df.index
    <class 'pandas.tseries.index.DatetimeIndex'>
    [2012-10-01, ..., 2012-10-06]
    Length: 6, Freq: D, Timezone: None
    >>> df.columns
    Index([u'a', u'b', u'c', u'd'], dtype='object')
    >>> df.values
    array([[-0.2362202 ,  0.58698529,  0.78495289, -0.50712897],
           [-1.02080723, -1.31699704, -0.74799734,  1.90933343],
           [ 0.08520807, -0.28173589,  1.11228743,  1.57257716],
           [ 0.00870768, -0.92571109, -0.6157519 , -1.18339719],
           [ 1.15819829, -1.39367835,  0.586624  ,  0.20249899],
           [ 1.14987847, -2.38386297,  1.64640287,  1.64793523]])

    说明,这个例子中的df使用的是上面创建的 DataFrame对象

    3、显示数据

    df.head([n])  # 获取df中的前n行数据,n不指定,则默认为5

    df.tail([n])  # 获取df中的后n行数据,n不指定,则默认为5

    >>> dates = pd.date_range('20121001',periods=100)
    >>>df = pd.DataFrame(np.random.randn(100,4) , index = dates,columns=list('abcd' ))  
    >>> df.head()
                       a         b         c         d
    2012-10-01 -1.010746  0.176277 -0.838870  0.742626
    2012-10-02  0.111174  0.182840  0.193215  1.517350
    2012-10-03 -0.757385  1.137521 -0.247181  0.659187
    2012-10-04 -1.157838  1.464957 -2.106226  1.160796
    2012-10-05  0.141747  0.032917  0.647210 -0.861413
    
    [5 rows x 4 columns]
    >>> df.tail()
                       a         b         c         d
    2013-01-04 -0.225416 -1.436526 -0.349813 -0.130948
    2013-01-05 -1.544653 -0.214760  1.455662  0.050591
    2013-01-06  0.582737 -0.646163 -1.763772 -1.463706
    2013-01-07 -0.694467  0.710954 -2.227337 -0.257376
    2013-01-08  0.282839 -1.100346  1.526374  1.658781

    注意,head 和 tail 返回的是一个新的dataframe,与原来的无关 

    4、按照索引排序

    newdf = df.sort_index(ascending=False,inplace=True)

    ascending=False 参数指定按照索引值的以降序方式排序,默认是以升序排序。

    inplace=True 指定为True时,表示会直接对df中的数据进行排序,函数返回值为None,newdf的值为None;

    如果不设置为True(默认为false),则不会对df中数据进行修改,会返回一个新的df,这时newdf就有内容,是一个新的排序后的df。

    5、添加数据(append方法)

     append方法可以添加数据到一个dataframe中,注意append方法不会影响原来的dataframe,会返回一个新的dataframe。

    语法:

    DataFrame.append(otherData, ignore_index=False, verify_integrity=False)

     其中otherData参数是要添加的新数据,支持多种格式。

    ignore_index 参数默认值为False,如果为True,会对新生成的dataframe使用新的索引(自动产生),忽略原来数据的索引。

    verify_integrity参数默认值为False,如果为True,当ignore_index为False时,会检查添加的数据索引是否冲突,如果冲突,则会添加失败。

    举例说明1:

    dates = pd.date_range('20121001',periods=10)
    df = pd.DataFrame(np.random.randn(10,4) , index = dates,columns=list('abcd')) 
    
    dates1 = pd.date_range('20121001',periods=2)
    df1 = pd.DataFrame(np.random.randn(2,4) , index = dates1,columns=list('abcd')) 
    
    df.append(df1) # df1中的2行数据会加到df中,且新产生的df的各行的索引就是原来数据的索引
    df.append(df1,ignore_index=True) # df1中的2行数据会加到df中,且新产生的df的索引会重新自动建立
    df.append(df1,verify_integrity=True) #会报错,因为df1的索引和df2的索引冲突了

    说明,df1的列名必须和df一致,否则不是简单的添加行。而是会添加列,再添加行。

    举例2:

    >>> df.append({'a':10,'b':11,'c':12,'d':13},ignore_index=True)
                a          b          c          d
    0   -0.471061  -0.937725  -1.444073   0.640439
    1   -0.732039  -1.617755   0.281875   1.179076
    2    1.115559   0.136407  -2.225551   0.119433
    3    0.695137   0.380088  -0.318689  -0.048248
    4    1.483151  -0.124202  -0.722126   0.035601
    5    0.326048  -0.139576  -0.172726   0.931670
    6    0.858305   0.857661  -0.279078   0.583740
    7   -0.041902   0.408085  -1.019313   0.005968
    8    0.626730   0.143332  -0.404894   0.377950
    9   -1.850168   0.430794  -0.534981  -0.738701
    10  10.000000  11.000000  12.000000  13.000000

    上面代码是新产生的df会添加一行。这种操作,ignore_index参数值必须设置为True,否则会报错。

    举例3:

    >>> df.append({'e':10},ignore_index=True)
               a         b         c         d   e
    0  -0.471061 -0.937725 -1.444073  0.640439 NaN
    1  -0.732039 -1.617755  0.281875  1.179076 NaN
    2   1.115559  0.136407 -2.225551  0.119433 NaN
    3   0.695137  0.380088 -0.318689 -0.048248 NaN
    4   1.483151 -0.124202 -0.722126  0.035601 NaN
    5   0.326048 -0.139576 -0.172726  0.931670 NaN
    6   0.858305  0.857661 -0.279078  0.583740 NaN
    7  -0.041902  0.408085 -1.019313  0.005968 NaN
    8   0.626730  0.143332 -0.404894  0.377950 NaN
    9  -1.850168  0.430794 -0.534981 -0.738701 NaN
    10       NaN       NaN       NaN       NaN  10

    可以看出,如果插入的数据,指定的列名不存在,新产生的df不仅会增加行,还会增加列。

    6、遍历数据

     示例代码如下

    for index,row in df.iterrows():
        print index #获取行的索引
        print row.a #根据列名获取字段
        print row[0]#根据列的序号(从0开始)获取字段


    7、查找数据

    创建如下的dataframe

    dates = pd.date_range('20121001',periods=10)
    df = pd.DataFrame(np.random.randn(10,4) , index = dates,columns=list('abcd'))

    可以有各种方式获取df中的全部或部分数据

    df['a']  #按照列名获取指定的列,返回的是一个Series,其中key是索引,value是该列对应的字段值

    df[:2] #获取前2行数据,效果等同 df[0:2],返回的是一个新的dataframe

    df[2:5] #获取第3行~5行 这3条记录,返回的是一个新的dataframe

    df.loc['20121009'] #获取指定索引的行,等同于  df.loc['2012-10-09'],返回的是一个Series,其中key是列名,value是该列对应的字段值

    df.iloc[3]  #获取指定序号的行,这里是第4行

    8、删除数据

    del df['a']  #删除dataframe中指定的列,这个是直接影响当前的dataframe,注意 del不是函数,是python中的内置语句,没有返回值

    df.drop(['a'],axis=1)  #删除指定的列,与上面的区别是不会影响原来的dataframe,dop方法会返回一个删除了指定列的新的dataframe

    说明,dop方法既可以删除列,也可以删除行,但上面创建的df无法被删除行(?),下面这个例子可以删除行

    data = pd.DataFrame(np.arange(16).reshape((4, 4)),index=['Ohio', 'Colorado', 'Utah', 'New York'],columns=['one', 'two', 'three', 'four'])
    
    data.drop(['Colorado', 'Ohio'])

    上面代码中的dop方法删除了指定索引的两行,注意同删除列一样,drop方法不会影响原来的dataframe,会返回一个删除后的新的dataframe

    9、增加列

    例子代码如下

    dates = pd.date_range('20121001',periods=10)
    df = pd.DataFrame(np.random.randn(10,3) , index = dates,columns=list('abc')) 
    
    df['d'] = pd.Series(np.random.randn(10),index=df.index)

    上面代码先是创建了一个dataframe,然后通过df['d'] 插入了一个新的列。如果指定的列名存在,会修改列的内容。

    10、修改指定行或单元格数据

    df.values[i][j]= xxx  #其中i是行号,j是列号,都是从0开始

    df.values[1]=12  # 会把一行中的所有列中的数据设置为同一个值,这里的参数1是序号,这里为第2行数据

    df['a'] = 12  #这样会把指定列的所有数据都设置为同一个值,如这里的12。注意,如果指定的列名不存在,会新增列

    11、插入行

    前面介绍的append方法是产生一个新的 dataframe,不会改变原来的dataframe。

    那有没有办法直接在当前的frame中插入一行数据呢?  上面介绍的 df[列名] = xxx 是用来插入或修改列的信息。

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