Pandas学习笔记
简介
panel+data+analysis
panel data:面板数据，来源于计量经济学
pandas是集成了numpy和matplotlib的
pandas的优点在于数据处理能力强、读取文件方便，并且封装了numpy和matplotlib的计算和画图
数据结构
pandas有三个核心数据结构:dataFramepanelseries
DataFrame
可以将DataFrame视为既有行索引、又有列索引的二维数组
dataFrame的显示效果是非常优秀的：
我们可以为数据添加索引：
解释一下上面创建行索引的过程，这是对字符串进行了格式化：
行索引参数名叫index,列索引叫columns
最终效果：
dataFrame极大地增加了数据的可读性
属性
head属性返回前几行的数据用于预览（默认返回前5行，可以传入要返回的具体行数）
tail属性返回后几行的数据用于预览（默认1返回后5行）
索引的设置
重设索引：
如果不传入参数的话，默认将原索引变成普通列，然后创建一个新索引
如果将drop属性设置为true,则会将原索引删除：
例如：
注意上面我们是怎么创建dataFrame的：我们可以通过字典创建dataFrame,行索引就是从0开始
设置多个索引后求index得到的是multiIndex:
MultiIndex
MultiIndex的结构可以存储三维数据
levels可以理解为分层的索引：第几个元素就表示第几层的索引。而names就是各层索引的名称
Panel
存储三维结构的容器
items -
axis 0，每个项目对应于内部包含的数据帧(DataFrame)。major_axis -
axis 1，它是每个数据帧(DataFrame)的索引(行)。minor_axis -
axis 2，它是每个数据帧(DataFrame)的列。
因为Panel中存储的数据类型是三维的，所以输出时不能直接获取数据，但是可以分层获取：
这是使用Item切入，同样可以使用major axis和minor axis切入：
Panel从版本0.20.0之后开始弃用Panel,推荐使用的是DataFrame上的MultiIndex方法来表示三维数据。例如下图，MultiIndex对三维数据的表示更加自然和直观：
Series
带索引的一维数组
series有一个index和values:
创建series:
基本数据操作
索引操作
注意pandas读csv的时候就不会像numpy一样把标题也作为数据存入进来，而是直接把标题作为索引，这很好。此外还可以使用drop来去掉列
dataframe不能直接用行和列的index来索引，需要输入行列索引，必须先列后行。当然想用行和列的index也不是完全不行，可以使用iloc方法：
除此之外，还可以按名字进行索引：
还可以使用混合索引，行和列中一个用数字，一个用名字：
赋值操作
赋值的话，可以对列整体而不是单个元素进行赋值：
排序操作
内容排序
series也是一样的方式，但是更简单：
索引排序
运算
算术运算
算术运算可以使用方法，也可以使用运算符
逻辑运算
也可以用运算完的结果作为筛选的依据返回对应的行
多个条件时：
除了逻辑运算符外，还有逻辑运算函数：
统计运算
可以使用data.describe()把常见的统计值都算出来
那些百分比的值是分位数：
分位数指的就是连续分布函数中的一个点，这个点对应概率p。若概率0<p<1，随机变量X或它的概率分布的分位数Za，是指满足条件p(X≤Za)=α的实数
p_change反映的是每一天相比于前一天的涨跌幅情况：
使用plot可以非常方便地画出图（需要导入matplotlib)：
自定义运算
画图
series画图上面已经有一个例子了：
对于dataFrame:
-
scatter:散点图
其他图型：
文件读取和存储
csv文件
注意如果csv中第一行不是表头，读取进来之后会默认当成表头，可以在读取时用names传入真正的表头列表来加以修正
保存csv文件：
注意写入的不只是要保存的数据，还有行索引：
如果不想要行索引的话可以在写入时加入参数index=false,这样就不会写入了：
如果连这个列索引都不想要的话，可以传入参数header=false
同样，如要以追加模式写入的话，可以传入参数mode="a"
hdf5文件
HDF（Hierarchical Data Format）指一种为存储和处理大容量科学数据设计的文件格式及相应库文件。HDF 最早由美国国家超级计算应用中心 NCSA 开发，目前在非盈利组织 HDF 小组维护下继续发展。当前流行的版本是 HDF5。HDF5 拥有一系列的优异特性，使其特别适合进行大量科学数据的存储和操作，如它支持非常多的数据类型，灵活，通用，跨平台，可扩展，高效的 I/O 性能，支持几乎无限量（高达 EB）的单文件存储等
在windows下文件后缀名是h5
hdf5是二进制文件，无法直接查看
读取hdf5需要先安装tables库
我们可以在一个hdf5文件中存储多个dataFrame,为每个dataFrame指定一个key,使用Key进行查询和读取
还可以通过设置不同的key多次保存一个文件
我们优先使用hdf5保存数据，原因如下：
json文件
我们需要将读取进来的json转换为标准的dataFrame格式
保存为json的方法参数也差不多：
处理缺失值
处理np.nan格式的缺失值
isnull默认是对每个元素进行的，返回一个布尔dataFrame
df.dropna默认按行删除，也可以传入axis指定按列删除。还有inplace参数，如果设置为false的话就不会修改源数据，而是会返回一个修改后的数据
查看是否有缺失值
除此之外，还有以下观察是否有缺失值的方法：
处理其他格式的缺失值
数据离散化
实例如下：
自动分组的话会按照列的值均匀分组
注意我们使用了qcut之后返回的是一个分组，如果我们需要将分组结果保存到数据中，例如保存为one-hot编码，可以再使用get_dummies:
除此之外，我们还可以直接使用分组来查看各个组中的元素个数：
而如果我们想要自定义分组边界，可以使用自定义分组：
数据合并
注意merge中的how可以填：
规则和SQL一样
交叉表和透视表
交叉表
里面的数字代表样本在对应分组中的个数
当然也可以对其进行标准化：
绘制如下：
对于这种总和为1的，图中堆叠起来更好看：
透视表
数据透视表（Pivot Table）是一种交互式的表，可以进行某些计算，如求和与计数等。所进行的计算与数据跟数据透视表中的排列有关。
之所以称为数据透视表，是因为可以动态地改变它们的版面布置，以便按照不同方式分析数据，也可以重新安排行号、列标和页字段。每一次改变版面布置时，数据透视表会立即按照新的布置重新计算数据。另外，如果原始数据发生更改，则可以更新数据透视表。
透视表可以更简单的完成上面的工作：
分组和聚合
和数据库一样，分组之后可以进行聚合查询