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Python—实训day9—使用pandas进行数据预处理

时间:2022-11-07 23:34:18

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Python—实训day9—使用pandas进行数据预处理

1合并数据

1.1堆叠合并数据

1.1.1横向堆叠(行对齐,左右拼接)

横向堆叠,即将两个表在X轴向拼接在一起,可以使用concat函数完成,concat函数的基本语法如下。

pandas.concat(objs, axis=0, join='outer', join_axes=None, ignore_index=False, keys=None, levels=None, names=None, verify_integrity=False, copy=True)

常用参数如下所示。

①当axis=1的时候,concat做行对齐,然后将不同列名称的两张或多张表合并。当两个表索引不完全一样时,可以使用join参数选择是内连接还是外连接。在内连接的情况下,仅仅返回索引重叠部分。在外连接的情况下,则显示索引的并集部分数据,不足的地方则使用空值填补。

②当两张表完全一样时,不论join参数取值是inner或者outer,结果都是将两个表完全按照X轴拼接起来。

1.1.2纵向堆叠(列对齐,上下拼接)

(1)concat函数:

使用concat函数时,在默认情况下,即axis=0时,concat做列对齐,将不同行索引的两张或多张表纵向合并。在两张表的列名并不完全相同的情况下,可join参数取值为inner时,返回的仅仅是列名交集所代表的列,取值为outer时,返回的是两者列名的并集所代表的列,其原理示意如图。

不论join参数取值是inner或者outer,结果都是将两个表完全按照Y轴拼接起来。

(2)append方法

append方法也可以用于纵向合并两张表。但是append方法实现纵向表堆叠有一个前提条件,那就是两张表的列名需要完全一致。append方法的基本语法如下:

pandas.DataFrame.append(self, other, ignore_index=False, verify_integrity=False)

常用参数如下所示。

1.2主键合并数据

主键合并,即通过一个或多个键将两个数据集的行连接起来,类似于SQL中的JOIN。针对同一个主键存在两张包含不同字段的表,将其根据某几个字段一一对应拼接起来,结果集列数为两个元数据的列数和减去连接键的数量。

和数据库的join一样,merge函数也有左连接(left)、右连接(right)、内连接(inner)和外连接(outer),但比起数据库SQL语言中的join和merge函数还有其自身独到之处,例如可以在合并过程中对数据集中的数据进行排序等。

pandas.merge(left, right, how='inner', on=None, left_on=None, right_on=None, left_index=False, right_index=False, sort=False, suffixes=('_x', '_y'), copy=True, indicator=False)

可根据merge函数中的参数说明,并按照需求修改相关参数,就可以多种方法实现主键合并。

1.3重叠数据合并

数据分析和处理过程中若出现两份数据的内容几乎一致的情况,但是某些特征在其中一张表上是完整的,而在另外一张表上的数据则是缺失的时候,可以用combine_first方法进行重叠数据合并,其原理如下。

combine_first的具体用法如下。

bine_first(other)

参数及其说明如下。

2清洗数据

2.1检测与处理重复值

2.1.1记录重复

记录重复,即一个或者多个特征某几个记录的值完全相同

①方法一是利用列表(list)去重,自定义去重函数。

②方法二是利用集合(set)的元素是唯一的特性去重,如dish_set = set(dishes)

比较上述两种方法可以发现,方法一代码冗长。方法二代码简单了许多,但会导致数据的排列发生改变。

③pandas提供了一个名为drop_duplicates的去重方法。该方法只对DataFrame或者Series类型有效。这种方法不会改变数据原始排列,并且兼具代码简洁和运行稳定的特点。该方法不仅支持单一特征的数据去重,还能够依据DataFrame的其中一个或者几个特征进行去重操作。

pandas.DataFrame(Series).drop_duplicates(self, subset=None, keep='first', inplace=False)

2.1.2特征去重

结合相关的数学和统计学知识,去除连续型特征重复可以利用特征间的相似度将两个相似度为1的特征去除一个。在pandas中相似度的计算方法为corr,使用该方法计算相似度时,默认为“pearson”法,可以通过“method”参数调节,目前还支持“spearman”法和“kendall”法。

但是通过相似度矩阵去重存在一个弊端,该方法只能对数值型重复特征去重,类别型特征之间无法通过计算相似系数来衡量相似度。

除了使用相似度矩阵进行特征去重之外,可以通过DataFrame.equals的方法进行特征去重。

2.2检测与处理缺失值

2.2.1检测缺失值

数据中的某个或某些特征的值是不完整的,这些值称为缺失值。

pandas提供了识别缺失值的方法isnull以及识别非缺失值的方法notnull,这两种方法在使用时返回的都是布尔值True和False。

结合sum函数和isnull、notnull函数,可以检测数据中缺失值的分布以及数据中一共含有多少缺失值。

isnull和notnull之间结果正好相反,因此使用其中任意一个都可以判断出数据中缺失值的位置。

2.2.2删除法

删除法分为删除观测记录和删除特征两种,它属于利用减少样本量来换取信息完整度的一种方法,是一种最简单的缺失值处理方法。

pandas中提供了简便的删除缺失值的方法dropna,该方法既可以删除观测记录,亦可以删除特征。

pandas.DataFrame.dropna(self, axis=0, how='any', thresh=None, subset=None, inplace=False)

常用参数及其说明如下。

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