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python学习教程之Numpy和Pandas的使用

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[开发(python) 所属分类 开发(python) | 发布者 店小二04 | 时间 | 作者 红领巾 ] 0人收藏点击收藏

前言

本文主要给大家介绍了关于python中Numpy和Pandas使用的相关资料,分享出来供大家参考学习,下面话不多说了,来一起看看详细的介绍吧。

它们是什么?

NumPy是Python语言的一个扩充程序库。支持高级大量的维度数组与矩阵运算,此外也针对数组运算提供大量的数学函数库。

Pandas是基于NumPy 的一种工具,该工具是为了解决数据分析任务而创建的。Pandas 纳入了大量库和一些标准的数据模型,提供了高效地操作大型数据集所需的工具。Pandas提供了大量能使我们快速便捷地处理数据的函数和方法。

List、Numpy与Pandas

Numpy与List

相同之处:

都可以用下标访问元素,例如a[0]
都可以切片访问,例如a[1:3]
都可以使用for循环进行遍历

不同之处:

Numpy之中每个元素类型必须相同;而List中可以混合多个类型元素
Numpy使用更方便,封装了许多函数,例如mean、std、sum、min、max等
Numpy可以是多维数组
Numpy用C实现,操作起来速度更快

Pandas与Numpy

相同之处:

访问元素一样,可以使用下标,也可以使用切片访问
可以使用For循环遍历
有很多方便的函数,例如mean、std、sum、min、max等
可以进行向量运算
用C实现,速度更快

不同之处:Pandas拥有Numpy一些没有的方法,例如describe函数。其主要区别是:Numpy就像增强版的List,而Pandas就像列表和字典的合集,Pandas有索引。

Numpy使用

1、基本操作

import numpy as np
#创建Numpy
p1 = np.array([1, 2, 3])
print p1
print p1.dtype
[1 2 3]
int64
#求平均值
print p1.mean()
2.0
#求标准差
print p1.std()
0.816496580928
#求和、求最大值、求最小值
print p1.sum()
print p1.max()
print p1.min()
6
3
1
#求最大值所在位置
print p1.argmax()
2

2、向量运算

p1 = np.array([1, 2, 3])
p2 = np.array([2, 5, 7])
#向量相加,各个元素相加
print p1 + p2
[ 3 7 10]
#向量乘以1个常数
print p1 * 2
[2 4 6]
#向量相减
print p1 - p2
[-1 -3 -4]
#向量相乘,各个元素之间做运算
print p1 * p2
[ 2 10 21]
#向量与一个常数比较
print p1 > 2
[False False True]

3、索引数组

首先,看下面一幅图,理解下

python学习教程之Numpy和Pandas的使用

然后,咱们用代码实现看下

a = np.array([1, 2, 3, 4, 5])
print a
[1 2 3 4 5]
b = a > 2
print b
[False False True True True]
print a
[3 4 5]
a中,只会保留a中所对应的b位置为True的元素

4、原地与非原地

咱们先来看一组运算:

a = np.array([1, 2, 3, 4])
b = a
a += np.array([1, 1, 1, 1])
print b
[2 3 4 5]
a = np.array([1, 2, 3, 4])
b = a
a = a + np.array([1, 1, 1, 1])
print b
[1 2 3 4]

从上面结果可以看出来,+=改变了原来数组,而+没有。这是因为:

+=:它是原地计算,不会创建一个新的数组,在原始数组中更改元素
+:它是非原地计算,会创建一个新的数组,不会修改原始数组中的元素

5、Numpy中的切片与List的切片

l1 = [1, 2, 3, 5]
l2 = l1[0:2]
l2[0] = 5
print l2
print l1
[5, 2]
[1, 2, 3, 5]
p1 = np.array([1, 2, 3, 5])
p2 = p1[0:2]
p2[0] = 5
print p1
print p2
[5 2 3 5]
[5 2]

从上可知,List中改变切片中的元素,不会影响原来的数组;而Numpy改变切片中的元素,原来的数组也跟着变了。这是因为:Numpy的切片编程不会创建一个新数组出来,当修改对应的切片也会更改原始的数组数据。这样的机制,可以让Numpy比原生数组操作更快,但编程时需要注意。

6、二维数组的操作

p1 = np.array([[1, 2, 3], [7, 8, 9], [2, 4, 5]])
#获取其中一维数组
print p1[0]
[1 2 3]
#获取其中一个元素,注意它可以是p1[0, 1],也可以p1[0][1]
print p1[0, 1]
print p1[0][1]
2
2
#求和是求所有元素的和
print p1.sum()
41
[10 14 17]

但,当设置axis参数时,当设置为0时,是计算每一列的结果,然后返回一个一维数组;若是设置为1时,则是计算每一行的结果,然后返回一维数组。对于二维数组,Numpy中很多函数都可以设置axis参数。

#获取每一列的结果
print p1.sum(axis=0)
[10 14 17]
#获取每一行的结果
print p1.sum(axis=1)
[ 6 24 11]
#mean函数也可以设置axis
print p1.mean(axis=0)
[ 3.33333333 4.66666667 5.66666667]

Pandas使用

Pandas有两种结构,分别是Series和DataFrame。其中Series拥有Numpy的所有功能,可以认为是简单的一维数组;而DataFrame是将多个Series按列合并而成的二维数据结构,每一列单独取出来是一个Series。

咱们主要梳理下Numpy没有的功能:

1、简单基本使用

import pandas as pd
pd1 = pd.Series([1, 2, 3])
print pd1
0 1
1 2
2 3
dtype: int64
#也可以求和和标准偏差
print pd1.sum()
print pd1.std()
6
1.0

2、索引

(1)Series中的索引

p1 = pd.Series(
[1, 2, 3],
index = ['a', 'b', 'c']
)
print p1
a 1
b 2
c 3
dtype: int64
print p1['a']

(2)DataFrame数组

p1 = pd.DataFrame({
'name': ['Jack', 'Lucy', 'Coke'],
'age': [18, 19, 21]
})
print p1
age name
0 18 Jack
1 19 Lucy
2 21 Coke
#获取name一列
print p1['name']
0 Jack
1 Lucy
2 Coke
Name: name, dtype: object
#获取姓名的第一个
print p1['name'][0]
Jack
#使用p1[0]不能获取第一行,但是可以使用iloc
print p1.iloc[0]
age 18
name Jack
Name: 0, dtype: object

总结:

获取一列使用p1[‘name']这种索引
获取一行使用p1.iloc[0]

3、apply使用

apply可以操作Pandas里面的元素,当库里面没用对应的方法时,可以通过apply来进行封装

def func(value):
return value * 3
pd1 = pd.Series([1, 2, 5])
print pd1.apply(func)
0 3
1 6
2 15
dtype: int64

同样可以在DataFrame上使用:

pd2 = pd.DataFrame({
'name': ['Jack', 'Lucy', 'Coke'],
'age': [18, 19, 21]
})
print pd2.apply(func)
age name
0 54 JackJackJack
1 57 LucyLucyLucy
2 63 CokeCokeCoke

4、axis参数

Pandas设置axis时,与Numpy有点区别:

当设置axis为'columns'时,是计算每一行的值
当设置axis为'index'时,是计算每一列的值
pd2 = pd.DataFrame({
'weight': [120, 130, 150],
'age': [18, 19, 21]
})
0 138
1 149
2 171
dtype: int64
#计算每一行的值
print pd2.sum(axis='columns')
0 138
1 149
2 171
dtype: int64
#计算每一列的值
print pd2.sum(axis='index')
age 58
weight 400
dtype: int64

5、分组

pd2 = pd.DataFrame({
'name': ['Jack', 'Lucy', 'Coke', 'Pol', 'Tude'],
'age': [18, 19, 21, 21, 19]
})
#以年龄分组
print pd2.groupby('age').groups
{18: Int64Index([0], dtype='int64'), 19: Int64Index([1, 4], dtype='int64'), 21: Int64Index([2, 3], dtype='int64')}

6、向量运算

需要注意的是,索引数组相加时,对应的索引相加

pd1 = pd.Series(
[1, 2, 3],
index = ['a', 'b', 'c']
)
pd2 = pd.Series(
[1, 2, 3],
index = ['a', 'c', 'd']
)
print pd1 + pd2
a 2.0
b NaN
c 5.0
d NaN
dtype: float64

出现了NAN值,如果我们期望NAN不出现,如何处理?使用add函数,并设置fill_value参数

print pd1.add(pd2, fill_value=0)
a 2.0
b 2.0
c 5.0
d 3.0
dtype: float64

同样,它可以应用在Pandas的dataFrame中,只是需要注意列与行都要对应起来。

总结

这一周学习了优达学城上分析基础的课程,使用的是Numpy与Pandas。对于Numpy,以前在Tensorflow中用过,但是很不明白,这次学习之后,才知道那么简单,算是有一定的收获。

好了,以上就是这篇文章的全部内容了,希望本文的内容对大家的学习或者工作具有一定的参考学习价值,如果有疑问大家可以留言交流,谢谢大家对脚本之家的支持。

参考

Pandas 使用指南(上) 基本数据结构

本文开发(python)相关术语:python基础教程 python多线程 web开发工程师 软件开发工程师 软件开发流程

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