Python库学习(十二):数据分析Pandas[下篇]

接着上篇《Python库学习(十一):数据分析Pandas[上篇]》,继续学习Pandas

1.数据过滤

在数据处理中,我们经常会对数据进行过滤,为此Pandas中提供mask()where()两个函数;

  • mask(): 在 满足条件的情况下替换数据,而不满足条件的部分则保留原始数据;
  • where(): 在 不满足条件的情况下替换数据,而满足条件的部分则保留原始数据;
from datetime import datetime, timedelta
import random
import pandas as pd

def getDate() -> str:
    """
    用来生成日期
    :return: 
    """

    # 随机减去天数
    tmp = datetime.now() - timedelta(days=random.randint(1100))
    # 格式化时间
    return tmp.strftime("%Y-%m-%d")

if __name__ == '__main__':
    # 准备数据 水果
    fruits = ["苹果""香蕉""橘子""榴莲""葡萄"]
    rows = 3
    today = datetime.now()
    data_dict = {
        "fruit": [random.choice(fruits) for _ in range(rows)],
        "date": [getDate() for _ in range(rows)],
        "price": [round(random.uniform(15), 2for _ in range(rows)],  # 随机生成售价,并保留两位小数
    }
    data = pd.DataFrame(data_dict)
    # 复制数据,方便后续演示
    data_tmp = data.copy()
    print("-------------- 生成数据预览 ------------------")
    print(data)
    print("-------------- 普通条件:列出价格大于3.0的水果 ------------------")
    condition = data["price"] > 3.0
    # 列出价格大于3.0的水果
    fruit_res = data[condition]["fruit"]
    print("价格大于3.0的水果:", fruit_res.to_numpy())

    print("-------------- 使用mask:把价格大于3.0设置成0元 ------------------")
    # 把价格大于3.0设置成0元
    data["price"] = data["price"].mask(data["price"] > 3.0, other=0)
    print(data)
    print("-------------- 使用where:把价格不大于3.0设置成0元 ------------------")
    # 把价格不大于3.0设置成0元
    data_tmp["price"] = data_tmp["price"].where(data_tmp["price"] > 3.0, other=0)
    print(data_tmp)
    
"""
-------------- 生成数据预览 ------------------
  fruit        date  price
0    橘子  2023-10-16   3.52
1    苹果  2023-09-08   1.07
2    葡萄  2023-09-27   2.69
-------------- 普通条件:列出价格大于3.0的水果 ------------------
价格大于3.0的水果: ['橘子']
-------------- 使用mask:把价格大于3.0设置成0元 ------------------
  fruit        date  price
0    橘子  2023-10-16   0.00
1    苹果  2023-09-08   1.07
2    葡萄  2023-09-27   2.69
-------------- 使用where:把价格不大于3.0设置成0元 ------------------
  fruit        date  price
0    橘子  2023-10-16   3.52
1    苹果  2023-09-08   0.00
2    葡萄  2023-09-27   0.00
"""
    

@注:从功能上可以看出,mask()和where()是正好两个相反的函数

2. 数据遍历

if __name__ == '__main__':
    # 数据生成参考上面
    print("-------------- 生成数据预览 ------------------")
    print(data)
    print("-------------- 遍历dataframe数据 ------------------")
    for index, row in data.iterrows():
        print("index:{} 水果:{} 日期:{} 售价:{}".format(index, row["fruit"], row["date"], row["price"]))

    print("-------------- 遍历Series数据 ------------------")
    series_data = pd.Series({"name""张三""age"20"height"185})
    for k, v in series_data.items():
        print("key:{} value:{}".format(k, v))

"""
-------------- 生成数据预览 ------------------
  fruit        date  price
0    橘子  2023-10-14   3.71
1    橘子  2023-10-03   3.74
2    香蕉  2023-09-06   1.17
3    葡萄  2023-08-30   1.16
4    榴莲  2023-10-21   1.47
-------------- 遍历dataframe数据 ------------------
index:0 水果:橘子 日期:2023-10-14 售价:3.71
index:1 水果:橘子 日期:2023-10-03 售价:3.74
index:2 水果:香蕉 日期:2023-09-06 售价:1.17
index:3 水果:葡萄 日期:2023-08-30 售价:1.16
index:4 水果:榴莲 日期:2023-10-21 售价:1.47
-------------- 遍历Series数据 ------------------
key:name value:张三
key:age value:20
key:height value:185
"""
        

3. 分层索引

分层索引(MultiIndex)是Pandas 中一种允许在一个轴上拥有多个(两个或更多)级别的索引方式。这种索引方式适用于多维数据和具有多个层次结构的数据。

3.1 使用set_index

from datetime import datetime, timedelta
import random
import pandas as pd

if __name__ == '__main__':
    # 创建一个示例 DataFrame
    fruits = ["苹果""苹果""橘子""橘子""橘子""百香果"]
    rows = len(fruits)
    today = datetime.now()
    dict_var = {
        'fruit': fruits,
        'date': [(today - timedelta(days=i)).strftime("%Y-%m-%d"for i in range(rows)],
        'price': [round(random.uniform(15), 2for _ in range(rows)],
        'num': [round(random.uniform(10500), 2for _ in range(rows)]
    }
    sale_data = pd.DataFrame(dict_var)

    # 设置多层次索引
    sale_data.set_index(['fruit''date'], inplace=True)
    print("----------------------------- 创建多层次索引-----------------------------------")
    print(sale_data)
    print("----------------------------- 打印索引信息-----------------------------------")
    index_info = sale_data.index
    print(index_info)
    print("----------------------------- 使用loc 访问多层次索引-----------------------------------")
    search_price = sale_data.loc[('苹果''2023-11-02'), 'price']
    print(search_price)
    print("----------------------------- 使用xs 访问多层次索引-----------------------------------")
    search_xs = sale_data.xs(key=('苹果''2023-11-02'), level=['fruit''date'])
    print(search_xs)
    

"""
----------------------------- 创建多层次索引-----------------------------------
                    price     num
fruit    date                     
苹果    2023-11-02   1.08  211.31
        2023-11-01   1.35  308.87
橘子    2023-10-31   3.25  180.84
        2023-10-30   2.53  115.14
        2023-10-29   2.61  146.49
百香果   2023-10-28   1.36  246.01
----------------------------- 打印索引信息-----------------------------------
MultiIndex([( '苹果', '2023-11-02'),
            ( '苹果', '2023-11-01'),
            ( '橘子', '2023-10-31'),
            ( '橘子', '2023-10-30'),
            ( '橘子', '2023-10-29'),
            ('百香果', '2023-10-28')],
           names=['fruit', 'date'])
----------------------------- 使用loc 访问多层次索引-----------------------------------
1.08
----------------------------- 使用xs 访问多层次索引-----------------------------------
                  price     num
fruit date                     
苹果    2023-11-02   1.08  211.31
"""
    

3.2 使用**MultiIndex**

if __name__ == '__main__':
    fruits = ["苹果""香蕉""橘子""榴莲""葡萄""雪花梨""百香果"]
    date_list = ['2023-03-11''2023-03-13''2023-03-15']
    cols = pd.MultiIndex.from_product([date_list, ["售卖价""成交量"]], names=["日期""水果"])
    list_var = []
    for i in range(len(fruits)):
        tmp = [
            round(random.uniform(15), 2), round(random.uniform(1100), 2),
            round(random.uniform(15), 2), round(random.uniform(1100), 2),
            round(random.uniform(15), 2), round(random.uniform(1100), 2),
        ]
        list_var.append(tmp)
    print("--------------------------------创建多层次索引--------------------------------")
    multi_data = pd.DataFrame(list_var, index=fruits, columns=cols)
    print(multi_data)
    print("--------------------------------打印多层次索引--------------------------------")
    print(multi_data.index)
    print(multi_data.columns)
    # 搜行
    print("----------------------------- 使用filter-- 行搜索-----------------------------------")
    print(multi_data.filter(like='苹果', axis=0))    
    print("----------------------------- 使用filter-- 列搜索-----------------------------------")
    # 搜列
    print(multi_data.filter(like='2023-03-11', axis=1))
    
"""
--------------------------------创建多层次索引--------------------------------
日期  2023-03-11        2023-03-13        2023-03-15       
水果         售卖价    成交量        售卖价    成交量        售卖价    成交量
苹果        2.54  69.40       3.27  18.89       1.93   3.37
香蕉        1.99  53.33       1.88  92.77       3.64  26.60
橘子        2.48  27.81       3.20   8.71       2.58  85.44
榴莲        3.15  47.89       1.09  93.15       2.51  85.30
葡萄        4.59  35.58       4.88  77.02       3.08  64.96
雪花梨       3.17   9.58       4.48  44.17       4.15  88.94
百香果       3.05   7.65       3.51  82.03       3.97  52.06
--------------------------------打印多层次索引--------------------------------
Index(['苹果', '香蕉', '橘子', '榴莲', '葡萄', '雪花梨', '百香果'], dtype='object')
MultiIndex([('2023-03-11', '售卖价'),
            ('2023-03-11', '成交量'),
            ('2023-03-13', '售卖价'),
            ('2023-03-13', '成交量'),
            ('2023-03-15', '售卖价'),
            ('2023-03-15', '成交量')],
           names=['日期', '水果'])
----------------------------- 使用filter-- 行搜索-----------------------------------
日期 2023-03-11       2023-03-13        2023-03-15      
水果        售卖价   成交量        售卖价    成交量        售卖价   成交量
苹果       2.54  69.4       3.27  18.89       1.93  3.37
----------------------------- 使用filter-- 列搜索-----------------------------------
日期  2023-03-11       
水果         售卖价    成交量
苹果        2.54  69.40
香蕉        1.99  53.33
橘子        2.48  27.81
榴莲        3.15  47.89
葡萄        4.59  35.58
雪花梨       3.17   9.58
百香果       3.05   7.65
"""
    

4. 数据读写

4.1 写入表格

from datetime import datetime, timedelta
import random
import pandas as pd

if __name__ == '__main__':
    fruits = ["苹果""香蕉""橘子""榴莲""葡萄""雪花梨""百香果"]
    rows = 20
    today = datetime.now()
    print(today.strftime("%Y-%m-%d %H:%M:%S.%f")[:-3])
    dict_var = {
        '水果': [random.choice(fruits) for _ in range(rows)],
        '进价': [round(random.uniform(15), 4for _ in range(rows)],
        '售价': [round(random.uniform(15), 4for _ in range(rows)],
        '日期': [(today - timedelta(days=i)).strftime("%Y-%m-%d"for i in range(rows)],
        '销量': [round(random.uniform(10500), 4for _ in range(rows)]
    }
    sale_data = pd.DataFrame(dict_var)
    print(sale_data)
    # 保存,浮点数保留两位小数
    sale_data.to_excel("./test.xlsx", float_format="%.2f")

a.主要参数说明:

  • excel_writer: Excel 文件名或 ExcelWriter 对象。如果是文件名,将创建一个 ExcelWriter 对象,并在退出时自动关闭文件。
  • sheet_name: 字符串,工作表的名称,默认为 Sheet1
  • na_rep: 用于表示缺失值的字符串,默认为空字符串。
  • float_format: 用于设置浮点数列的数据格式。默认为 None,表示使用 Excel 默认的格式,当设置 %.2f表示保留两位。
  • columns: 要写入的列的列表,默认为 None。如果设置为 None,将写入所有列;如果指定列名列表,将只写入指定的列。
  • header: 是否包含列名,默认为 True。如果设置为 False,将不写入列名。
  • index: 是否包含行索引,默认为 True。如果设置为 False,将不写入行索引。
  • index_label: 用于指定行索引列的名称。默认为 None
  • startrow: 数据写入的起始行,默认为 0
  • startcol: 数据写入的起始列,默认为 0
  • freeze_panes: 值是一个元组,用于指定要冻结的行和列的位置。例如, (2, 3) 表示冻结第 2 行和第 3 列。默认为 None,表示不冻结任何行或列。

4.2 读取表格

import pandas as pd

if __name__ == '__main__':
    # ------------------------------ 读取表格 ----------------------------------
    print("----------------------------- 读取全部数据 -----------------------")
    # 读取全部数据
    read_all_data = pd.read_excel("./test.xlsx")
    print(read_all_data)
    print("----------------------------- 只读取第1、2列数据 -----------------------")
    # 只读取第1、2列数据
    read_column_data = pd.read_excel("./test.xlsx", usecols=[12])
    print(read_column_data)
    print("----------------------------- 只读取列名为:日期、销量 的数据 -----------------------")
    # 读取
    read_column_data2 = pd.read_excel("./test.xlsx", usecols=['日期''销量'])
    print(read_column_data2)

"""
----------------------------- 读取全部数据 -----------------------
   Unnamed: 0   水果    进价    售价          日期      销量
0           0   榴莲  3.74  2.35  2023-11-03  217.03
1           1  百香果  2.08  3.64  2023-11-02  311.40
2           2  百香果  2.17  4.94  2023-11-01  404.55
3           3   橘子  2.41  2.71  2023-10-31  431.20
4           4   葡萄  2.78  3.99  2023-10-30  323.01
5           5   苹果  4.79  1.68  2023-10-29  161.26
6           6  百香果  1.61  2.78  2023-10-28  407.27
7           7   榴莲  1.56  4.08  2023-10-27   44.74
8           8  雪花梨  1.60  3.02  2023-10-26  119.13
9           9   葡萄  3.03  1.08  2023-10-25  152.87
----------------------------- 只读取第1、2列数据 -----------------------
    水果    进价
0   榴莲  3.74
1  百香果  2.08
2  百香果  2.17
3   橘子  2.41
4   葡萄  2.78
5   苹果  4.79
6  百香果  1.61
7   榴莲  1.56
8  雪花梨  1.60
9   葡萄  3.03
----------------------------- 只读取列名为:日期、销量 的数据 -----------------------
           日期      销量
0  2023-11-03  217.03
1  2023-11-02  311.40
2  2023-11-01  404.55
3  2023-10-31  431.20
4  2023-10-30  323.01
5  2023-10-29  161.26
6  2023-10-28  407.27
7  2023-10-27   44.74
8  2023-10-26  119.13
9  2023-10-25  152.87
"""
    

主要参数说明:

  • io: 文件路径、 ExcelWriter 对象或者类似文件对象的路径/对象。
  • sheet_name: 表示要读取的工作表的名称或索引。默认为 0,表示读取第一个工作表。
  • header: 用作列名的行的行号。默认为 0,表示使用第一行作为列名。
  • names: 覆盖 header 的结果,即指定列名。
  • index_col: 用作行索引的列的列号或列名。
  • usecols: 要读取的列的列表,可以是列名或列的索引。

4.3 更多方法

除了上面的表格读取,还有更多类型的读取方式,方法简单整理如下:

图来自
图来自

5.数据可视化

Pandas底层对Matplotlib进行了封装,所以可以直接使用Matplotlib的绘图方法;

5.1 折线图

from datetime import datetime, timedelta
import random
import pandas as pd
from matplotlib import pyplot as plt

# 设置字体以便正确显示中文
plt.rcParams['font.sans-serif'] = ['FangSong']
# 正确显示连字符
plt.rcParams['axes.unicode_minus'] = False

if __name__ == '__main__':
    # ------------------------------ 生成数据 ----------------------------------
    rows = 30
    beginDate = datetime(2023410)
    print("beginDate:", beginDate.strftime("%Y-%m-%d"))
    dict_var = {
        '日期': [(beginDate + timedelta(days=i)).strftime("%Y-%m-%d"for i in range(rows)],
        '进价': [round(random.uniform(14), 2for _ in range(rows)],
        '售价': [round(random.uniform(26), 2for _ in range(rows)],
    }
    apple_data = pd.DataFrame(dict_var)
    apple_data.plot(x='日期', y=['进价''售价'], title='苹果销售数据')
    plt.show()
alt

5.2 散点图

from datetime import datetime, timedelta
import random

import numpy as np
import pandas as pd
from matplotlib import pyplot as plt

# 设置字体以便正确显示中文
plt.rcParams['font.sans-serif'] = ['FangSong']
# 正确显示连字符
plt.rcParams['axes.unicode_minus'] = False

if __name__ == '__main__':
    # ------------------------------ 生成数据 ----------------------------------
    rows = 30
    beginDate = datetime(202341)
    print("beginDate:", beginDate.strftime("%Y-%m-%d"))
    dict_var = {
        '日期': [(beginDate + timedelta(days=i)).strftime("%d"for i in range(rows)],
        '进价': [round(random.uniform(14), 2for _ in range(rows)],
        '售价': [round(random.uniform(210), 2for _ in range(rows)],
        '销量': [round(random.uniform(10500), 4for _ in range(rows)]
    }
    apple_data = pd.DataFrame(dict_var)
    # 设置颜色
    colorList = 10 * np.random.rand(rows)
    # 设置
    apple_data.plot(x='日期', y='售价', kind='scatter', title='苹果销售数据', color=colorList, s=dict_var['销量'])
    plt.show()
alt
  • color:表示的是颜色,可以使用字符串表示颜色名称,也可以使用十六进制颜色码。
  • s: 散点图特有的属性,表示散点大小。

5.3 柱形图

import random

import pandas as pd
from matplotlib import pyplot as plt

# 设置字体以便正确显示中文
plt.rcParams['font.sans-serif'] = ['FangSong']
# 正确显示连字符
plt.rcParams['axes.unicode_minus'] = False

if __name__ == '__main__':
    # ------------------------------ 生成数据 ----------------------------------
    fruits = ["苹果""香蕉""橘子""榴莲""葡萄""雪花梨""百香果"]
    rows = 7
    beginDate = datetime(202341)
    print("beginDate:", beginDate.strftime("%Y-%m-%d"))
    dict_var = {
        '水果': ["苹果""香蕉""橘子""榴莲""葡萄""雪花梨""百香果"],
        '销量': [round(random.uniform(101000), 2for _ in range(rows)]
    }
    apple_data = pd.DataFrame(dict_var)
    apple_data.plot(x='水果', y='销量', kind='bar', title='水果销售数据')
    plt.show()
alt

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智能安全帽是一种集成多种智能功能的产品&#xff0c;例如实时定位、语音对讲、健康监测和AI智能预警等。这些丰富的功能能够更好地帮助工人开展工作&#xff0c;并提升安全保障水平。智能安全帽在各个行业中的应用越来越广泛。尤其在工程建设领域&#xff0c;项目管理和工作安…

京东店铺所有商品数据接口(JD.item_search_shop)

京东店铺所有商品数据接口是一种允许开发者在其应用程序中调用京东店铺所有商品数据的API接口。利用这一接口&#xff0c;开发者可以获取京东店铺的所有商品信息&#xff0c;包括商品标题、SKU信息、价格、优惠价、收藏数、销量、SKU图、标题、详情页图片等。 通过京东店铺所有…

嵌入式Linux和stm32区别? 之间有什么关系吗?

嵌入式Linux和stm32区别? 之间有什么关系吗&#xff1f; 主要体现在以下几个方面&#xff1a; 1.硬件资源不同 单片机一般是芯片内部集成flash、ram&#xff0c;ARM一般是CPU&#xff0c;配合外部的flash、ram、sd卡存储器使用。最近很多小伙伴找我&#xff0c;说想要一些嵌…

四阶龙格库塔与元胞自动机

龙格库塔法参考&#xff1a; 【精选】四阶龙格库塔算法及matlab代码_四阶龙格库塔法matlab_漫道长歌行的博客-CSDN博客 龙格库塔算法 Runge Kutta Method及其Matlab代码_龙格库塔法matlab_Lzh_023016的博客-CSDN博客 元胞自动机参考&#xff1a; 元胞自动机&#xff1a;森林…

小仙女必备,1分钟就能做出精美的电子相册

不知道大家有没有这样的困惑&#xff0c;手机里的照片太多&#xff0c;长久以来很多照片都容易被忘记。这个时候我们就可以将照片制作成电子相册&#xff0c;方便我们随时回味那些照片里的故事。如何制作呢&#xff1f; 制作电子相册只需要一个简单实用的制作工具就可以轻松完成…

【文献分享】NASA JPL团队CoSTAR一大力作:直接激光雷达里程计:利用密集点云快速定位

论文题目&#xff1a;Direct LiDAR Odometry: Fast Localization With Dense Point Clouds 中文题目&#xff1a;直接激光雷达里程计:利用密集点云快速定位 作者&#xff1a;Kenny Chen, Brett T.Lopez, Ali-akbar Agha-mohammadi 论文链接&#xff1a;https://arxiv.org/pd…

在 CelebA 数据集上训练的 PyTorch 中的基本变分自动编码器

摩西西珀博士 一、说明 我最近发现自己需要一种方法将图像编码到潜在嵌入中&#xff0c;调整嵌入&#xff0c;然后生成新图像。有一些强大的方法可以创建嵌入或从嵌入生成。如果你想同时做到这两点&#xff0c;一种自然且相当简单的方法是使用变分自动编码器。 这样的深度网络不…

学习LevelDB架构的检索技术

目录 一、LevelDB介绍 二、LevelDB优化检索系统关键点分析 三、读写分离设计和内存数据管理 &#xff08;一&#xff09;内存数据管理 跳表代替B树 内存数据分为两块&#xff1a;MemTable&#xff08;可读可写&#xff09; Immutable MemTable&#xff08;只读&#xff0…

力扣370周赛 -- 第三题(树形DP)

该题的方法&#xff0c;也有点背包的意思&#xff0c;如果一些不懂的朋友&#xff0c;可以从背包的角度去理解该树形DP 问题 题解主要在注释里 //该题是背包问题树形dp问题的结合版&#xff0c;在树上解决背包问题 //背包问题就是选或不选当前物品 //本题求的是最大分数 //先转…

京东商品详情API接口(PC端和APP端),京东详情页,商品属性接口,商品信息查询

京东开放平台提供了API接口来访问京东商品详情。通过这个接口&#xff0c;您可以获取到商品的详细信息&#xff0c;如商品名称、价格、库存量、描述等。 以下是使用京东商品详情API接口的一般步骤&#xff1a; 注册并获取API权限&#xff1a;您需要在京东开放平台上注册并获取…

arcgis pro模型构建器

如果你不想部署代码包环境来写arcpy代码&#xff0c;还想实现批量或便携封装的操作工具&#xff0c;那么使用模型构建器是最好的选择。1.简介模型构建器 1.1双击打开模型构建器 1.2简单模型构建步骤 先梳理整个操作流程&#xff0c;在纸上绘制在工具箱中找到所需工具拖进来把…

LangChain+LLM实战---实用Prompt工程讲解

原文&#xff1a;Practical Prompt Engineering 注&#xff1a;本文中&#xff0c;提示和prompt几乎是等效的。 这是一篇非常全面介绍Prompt的文章&#xff0c;包括prompt作用于大模型的一些内在机制&#xff0c;和prompt可以如何对大模型进行“微调”。讲清楚了我们常常听到的…

搭建二维码系统,轻松实现固定资产的一物一码管理

固定资产管理中普遍存在盘点难、家底不清、账实不一致、权责不清晰等问题&#xff0c;可以在草料上搭建固定资产管理系统&#xff0c;通过组合功能模块实现资产信息展示、领用登记、出入库管理、故障报修等功能&#xff0c;对固定资产进行一物一码规范化管理。 比如张掖公路事业…