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Python?Pandas?中的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)詳解

 更新時(shí)間：2022年06月21日 11:38:50   作者：云邊有把小AK  
這篇文章主要介紹了Python?Pandas?中的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)詳解，Pandas有三種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)Series、DataFrame和Panel，文章圍繞主題展開(kāi)更多相關(guān)內(nèi)容需要的小伙伴可以參考一下

前言：

Pandas有三種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：Series、DataFrame和Panel。Series類似于數(shù)組；DataFrame類似于表格；Panel可視為Excel的多表單Sheet

1.Series

Series是一種一維數(shù)組對(duì)象，包含一個(gè)值序列，并且包含數(shù)據(jù)標(biāo)簽，稱為索引(index)，通過(guò)索引來(lái)訪問(wèn)數(shù)組中的數(shù)據(jù)。

1.1通過(guò)列表創(chuàng)建Series

例1.通過(guò)列表創(chuàng)建

import pandas as pd
obj = pd.Series([1,-2,3,4])   #僅由一個(gè)數(shù)組構(gòu)成
print(obj)

輸出：

0 1
1 -2
2 3
3 4
dtype: int64

輸出的第一列為index，第二列為數(shù)據(jù)value。如果創(chuàng)建Series時(shí)沒(méi)有指定index，Pandas會(huì)采用整型數(shù)據(jù)作為該Series的index。也可以使用Python里的索引index和切片slice技術(shù)

例2.創(chuàng)建Series時(shí)指定索引

import pandas as pd
i = ["a","c","d","a"]
v = [2,4,5,7]
t = pd.Series(v,index=i,name="col")
print(t)

out:

a    2
c    4
d    5
a    7
Name: col, dtype: int64

盡管創(chuàng)建Series指定了index，實(shí)際上Pandas還是有隱藏的index位置信息。所以Series有兩套描述某條數(shù)據(jù)手段：位置和標(biāo)簽 

例3.Series位置和標(biāo)簽的使用

import pandas as pd
val = [2,4,5,6]
idx1 = range(10,14)
idx2 = "hello the cruel world".split()
s0 = pd.Series(val)
s1 = pd.Series(val,index=idx1)
t = pd.Series(val,index=idx2)
print(s0.index)
print(s1.index)
print(t.index)
print(s0[0])
print(s1[10])
print('default:',t[0],'label:',t["hello"])

1.2通過(guò)字典創(chuàng)建Series

如果數(shù)據(jù)被存放在一個(gè)Python字典中，也可以直接通過(guò)這個(gè)字典來(lái)創(chuàng)建Series

  例4.通過(guò)字典創(chuàng)建Series

import pandas as pd
sdata = {'Ohio':35000,'Texass':71000,'Oregon':16000,'Utah':5000}
obj = pd.Series(sdata)
print(obj)

Ohio      35000
Texass    71000
Oregon    16000
Utah       5000
dtype: int64

如果只傳入一個(gè)字典，則結(jié)果Series中的索引就是原字典的鍵（有序排列）

例5.通過(guò)字典創(chuàng)建Series時(shí)的索引

import pandas as pd
sdata = {"a":100,"b":200,"e":300}
obj = pd.Series(sdata)
print(obj)

a    100
b    200
e    300
dtype: int64

如果字典中的鍵值和指定的索引不匹配，則對(duì)應(yīng)的值時(shí)NaN

  例6.鍵值和指定索引不匹配

import pandas as pd
sdata = {"a":100,"b":200,"e":300}
letter = ["a","b","c","e"]
obj = pd.Series(sdata,index=letter)
print(obj)

a    100.0
b    200.0
c      NaN
e    300.0
dtype: float64

對(duì)于許多應(yīng)用而言，Series重要的一個(gè)功能是：它在算術(shù)運(yùn)算中會(huì)自動(dòng)對(duì)齊不同索引的數(shù)據(jù)

例7.不同索引數(shù)據(jù)的自動(dòng)對(duì)齊

import pandas as pd
sdata = {'Ohio':35000,'Texas':71000,'Oregon':16000,'Utah':5000}
obj1 = pd.Series(sdata)
states = ['California','Ohio','Oregon','Texas']
obj2 = pd.Series(sdata,index=states)
print(obj1+obj2)

California         NaN
Ohio           70000.0
Oregon         32000.0
Texas         142000.0
Utah               NaN
dtype: float64 

Series的索引可以通過(guò)賦值的方式就地修改

  例8.Series索引的修改

import pandas as pd
obj = pd.Series([4,7,-3,2])
obj.index = ['Bob','Steve','Jeff','Ryan']
print(obj)

Bob      4
Steve    7
Jeff    -3
Ryan     2
dtype: int64

2.DataFrame

 DataFrame是一個(gè)表格型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，它含有一組有序的列，每列可以是不同類型的值(數(shù)值、字符串、布爾值等)。DataFrame既有行索引也有列索引，它可以被看作由Series組成的字典(共用同一個(gè)索引)。跟其他類型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)相比，DataFrame中面向行和面向列的操作上基本上是平衡的

 構(gòu)建DataFrame的方式有很多，最常用的是直接傳入一個(gè)由等長(zhǎng)列表或NumPy數(shù)組組成的字典來(lái)形成DataFrame

  例9.DataFrame的創(chuàng)建

import pandas as pd
data = {
    'name':['張三','李四','王五','小明'],
    'sex':['female','female','male','male'],
    'year':[2001,2001,2003,2002],
    'city':['北京','上海','廣州','北京']
}
df = pd.DataFrame(data)
print(df)

name     sex  year city
0   張三  female  2001   北京
1   李四  female  2001   上海
2   王五    male  2003   廣州
3   小明    male  2002   北京

DataFrame會(huì)自動(dòng)加上索引(跟Series一樣)，且全部列會(huì)被有序排列。如果指定了列名序列，則DataFrame的列就會(huì)按照指定順序進(jìn)行排列

例10.DataFrame的索引

import pandas as pd
data = {
    'name':['張三','李四','王五','小明'],
    'sex':['female','female','male','male'],
    'year':[2001,2001,2003,2002],
    'city':['北京','上海','廣州','北京']
}
df = pd.DataFrame(data,columns = ['name','year','sex','city'])
print(df)

name  year     sex city
0   張三  2001  female   北京
1   李四  2001  female   上海
2   王五  2003    male   廣州
3   小明  2002    male   北京

跟Series一樣，如果傳入的列在數(shù)據(jù)中找不到，就會(huì)產(chǎn)生NaN值。

例11.DataFrame創(chuàng)建時(shí)的空缺值

import pandas as pd
data = {
    'name':['張三','李四','王五','小明'],
    'sex':['female','female','male','male'],
    'year':[2001,2001,2003,2002],
    'city':['北京','上海','廣州','北京']
}
df = pd.DataFrame(data,columns = ['name','year','sex','city','address'])
print(df)

name  year     sex city address
0   張三  2001  female   北京     NaN
1   李四  2001  female   上海     NaN
2   王五  2003    male   廣州     NaN
3   小明  2002    male   北京     NaN

DataFrame構(gòu)造函數(shù)的columns函數(shù)給出列的名字，index給出label標(biāo)簽

例12.DataFrame構(gòu)建時(shí)指定列名

import pandas as pd
data = {
    'name':['張三','李四','王五','小明'],
    'sex':['female','female','male','male'],
    'year':[2001,2001,2003,2002],
    'city':['北京','上海','廣州','北京']
}
df = pd.DataFrame(data,columns = ['name','year','sex','city','address'],index = ['a','b','c','d'])
print(df)

 name  year     sex city address
a   張三  2001  female   北京     NaN
b   李四  2001  female   上海     NaN
c   王五  2003    male   廣州     NaN
d   小明  2002    male   北京     NaN

3.索引對(duì)象 

 Pandas的索引對(duì)象負(fù)責(zé)管理軸標(biāo)簽和其他元數(shù)據(jù)(例如軸名稱等).構(gòu)建Series或DataFrame時(shí)，所用到的任何數(shù)組或其他序列的標(biāo)簽都會(huì)被轉(zhuǎn)換成一個(gè)Index

  例13.顯示DataFrame的索引和列

import pandas as pd
data = {
    'name':['張三','李四','王五','小明'],
    'sex':['female','female','male','male'],
    'year':[2001,2001,2003,2002],
    'city':['北京','上海','廣州','北京']
}
df = pd.DataFrame(data,columns = ['name','year','sex','city','address'],index = ['a','b','c','d'])
print(df)
print(df.index)
print(df.columns)

name  year     sex city address
a   張三  2001  female   北京     NaN
b   李四  2001  female   上海     NaN
c   王五  2003    male   廣州     NaN
d   小明  2002    male   北京     NaN
Index(['a', 'b', 'c', 'd'], dtype='object')
Index(['name', 'year', 'sex', 'city', 'address'], dtype='object')

索引對(duì)象不能進(jìn)行修改，否則會(huì)報(bào)錯(cuò)。不可修改性非常重要，因?yàn)檫@樣才能使Index對(duì)象在多個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)之間安全共享
除了長(zhǎng)的像數(shù)組，Index的功能也類似于一個(gè)固定大小的集合

例14.DataFrame的Index

import pandas as pd
data = {
    'name':['張三','李四','王五','小明'],
    'sex':['female','female','male','male'],
    'year':[2001,2001,2003,2002],
    'city':['北京','上海','廣州','北京']
}
df = pd.DataFrame(data,columns = ['name','year','sex','city','address'],index = ['a','b','c','d'])
 
print('name'in df.columns)
print('a'in df.index)

True

True

每個(gè)索引都有一些方法和屬性，他們可用于設(shè)置邏輯并回答有關(guān)該索引所包含的數(shù)據(jù)的常見(jiàn)的問(wèn)題。

  例15.插入索引值

import pandas as pd
data = {
    'name':['張三','李四','王五','小明'],
    'sex':['female','female','male','male'],
    'year':[2001,2001,2003,2002],
    'city':['北京','上海','廣州','北京']
}
df = pd.DataFrame(data,columns = ['name','year','sex','city','address'],index = ['a','b','c','d'])
 
df.index.insert(1,'w')
Index(['a', 'w', 'b', 'c', 'd'], dtype='object')

4.查看DataFrame的常用屬性

DataFrame的基礎(chǔ)屬性有value、index、columns、dtypes、ndim和shape，分別可以獲取DataFrame的元素、索引、列名、類型、維度和形狀。

  例16.顯示DataFrame的屬性

import pandas as pd
data = {
    'name':['張三','李四','王五','小明'],
    'sex':['female','female','male','male'],
    'year':[2001,2001,2003,2002],
    'city':['北京','上海','廣州','北京']
}
df = pd.DataFrame(data,columns = ['name','year','sex','city','address'],index = ['a','b','c','d'])
 
print(df)
print('信息表的所有值為：\n',df.values)
print('信息表的所有列為：\n',df.columns)
print('信息表的元素個(gè)數(shù)：\n',df.size)
print('信息表的維度：\n',df.ndim)
print('信息表的形狀：\n',df.shape)
 #//輸出
  name  year     sex city address
a   張三  2001  female   北京     NaN
b   李四  2001  female   上海     NaN
c   王五  2003    male   廣州     NaN
d   小明  2002    male   北京     NaN
信息表的所有值為：
 [['張三' 2001 'female' '北京' nan]
 ['李四' 2001 'female' '上海' nan]
 ['王五' 2003 'male' '廣州' nan]
 ['小明' 2002 'male' '北京' nan]]
信息表的所有列為：
 Index(['name', 'year', 'sex', 'city', 'address'], dtype='object')
信息表的元素個(gè)數(shù)：
 20
信息表的維度：
 2
信息表的形狀：
 (4, 5)

到此這篇關(guān)于Python Pandas 中的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)詳解的文章就介紹到這了,更多相關(guān)Python Pandas 內(nèi)容請(qǐng)搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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