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老齐 · 更新于 2018-10-20 09:00:46

Pandas 使用 (2)

特别向读者生命,本教程因为篇幅限制,不能将有关 pandas 的内容完全详细讲述,只能“抛砖引玉”,向大家做一个简单介绍,说明其基本使用方法。当读者在实践中使用的时候,如果遇到问题,可以结合相关文档或者 google 来解决。

读取 csv 文件

关于 csv 文件

csv 是一种通用的、相对简单的文件格式,在表格类型的数据中用途很广泛,很多关系型数据库都支持这种类型文件的导入导出,并且 excel 这种常用的数据表格也能和 csv 文件之间转换。

逗号分隔值(Comma-Separated Values,CSV,有时也称为字符分隔值,因为分隔字符也可以不是逗号),其文件以纯文本形式存储表格数据(数字和文本)。纯文本意味着该文件是一个字符序列,不含必须象二进制数字那样被解读的数据。CSV 文件由任意数目的记录组成,记录间以某种换行符分隔;每条记录由字段组成,字段间的分隔符是其它字符或字符串,最常见的是逗号或制表符。通常,所有记录都有完全相同的字段序列。

从上述维基百科的叙述中,重点要解读出“字段间分隔符”“最常见的是逗号或制表符”,当然,这种分隔符也可以自行制定。比如下面这个我命名为 marks.csv 的文件,就是用逗号(必须是半角的)作为分隔符:

name,physics,python,math,english
Google,100,100,25,12
Facebook,45,54,44,88
Twitter,54,76,13,91
Yahoo,54,452,26,100

其实,这个文件要表达的事情是(如果转化为表格形式):

普通方法读取

最简单、最直接的就是 open() 打开文件:

>>> with open("./marks.csv") as f:
...     for line in f:
...         print line
... 
name,physics,python,math,english

Google,100,100,25,12

Facebook,45,54,44,88

Twitter,54,76,13,91

Yahoo,54,452,26,100

此方法可以,但略显麻烦。

Python 中还有一个 csv 的标准库,足可见 csv 文件的使用频繁了。

>>> import csv 
>>> dir(csv)
['Dialect', 'DictReader', 'DictWriter', 'Error', 'QUOTE_ALL', 'QUOTE_MINIMAL', 'QUOTE_NONE', 'QUOTE_NONNUMERIC', 'Sniffer', 'StringIO', '_Dialect', '__all__', '__builtins__', '__doc__', '__file__', '__name__', '__package__', '__version__', 'excel', 'excel_tab', 'field_size_limit', 'get_dialect', 'list_dialects', 're', 'reader', 'reduce', 'register_dialect', 'unregister_dialect', 'writer']

什么时候也不要忘记这种最佳学习方法。从上面结果可以看出,csv 模块提供的属性和方法。仅仅就读取本例子中的文件:

>>> import csv 
>>> csv_reader = csv.reader(open("./marks.csv"))
>>> for row in csv_reader:
...     print row
... 
['name', 'physics', 'python', 'math', 'english']
['Google', '100', '100', '25', '12']
['Facebook', '45', '54', '44', '88']
['Twitter', '54', '76', '13', '91']
['Yahoo', '54', '452', '26', '100']

算是稍有改善。

用 Pandas 读取

如果对上面的结果都有点不满意的话,那么看看 Pandas 的效果:

>>> import pandas as pd
>>> marks = pd.read_csv("./marks.csv")
>>> marks
       name  physics  python  math  english
0    Google      100     100    25       12
1  Facebook       45      54    44       88
2   Twitter       54      76    13       91
3     Yahoo       54     452    26      100

看了这样的结果,你还不感觉惊讶吗?你还不喜欢上 Pandas 吗?这是多么精妙的显示。它是什么?它就是一个 DataFrame 数据。

还有另外一种方法:

>>> pd.read_table("./marks.csv", sep=",")
       name  physics  python  math  english
0    Google      100     100    25       12
1  Facebook       45      54    44       88
2   Twitter       54      76    13       91
3     Yahoo       54     452    26      100

如果你有足够的好奇心来研究这个名叫 DataFrame 的对象,可以这样:

>>> dir(marks)
['T', '_AXIS_ALIASES', '_AXIS_NAMES', '_AXIS_NUMBERS', '__add__', '__and__', '__array__', '__array_wrap__', '__class__', '__contains__', '__delattr__', '__delitem__', '__dict__', '__div__', '__doc__', '__eq__', '__floordiv__', '__format__', '__ge__', '__getattr__', '__getattribute__', '__getitem__', '__getstate__', '__gt__', '__hash__', '__init__', '__iter__', '__le__', '__len__', '__lt__', '__module__', '__mul__', '__ne__', '__neg__', '__new__', '__nonzero__', '__or__', '__pow__', '__radd__', '__rdiv__', '__reduce__', '__reduce_ex__', '__repr__', '__rfloordiv__', '__rmul__', '__rpow__', '__rsub__', '__rtruediv__', '__setattr__', '__setitem__', '__setstate__', '__sizeof__', '__str__', '__sub__', '__subclasshook__', '__truediv__', '__weakref__', '__xor__', '_agg_by_level', '_align_frame', '_align_series', '_apply_broadcast', '_apply_raw', '_apply_standard', '_auto_consolidate', '_bar_plot', '_boolean_set', '_box_item_values', '_clear_item_cache', '_combine_const', '_combine_frame', '_combine_match_columns', '_combine_match_index', '_combine_series', '_combine_series_infer', '_compare_frame', '_consolidate_inplace', '_constructor', '_count_level', '_cov_helper', '_data', '_default_stat_axis', '_expand_axes', '_from_axes', '_get_agg_axis', '_get_axis', '_get_axis_name', '_get_axis_number', '_get_item_cache', '_get_numeric_data', '_getitem_array', '_getitem_multilevel', '_helper_csvexcel', '_het_axis', '_indexed_same', '_init_dict', '_init_mgr', '_init_ndarray', '_is_mixed_type', '_item_cache', '_ix', '_join_compat', '_reduce', '_reindex_axis', '_reindex_columns', '_reindex_index', '_reindex_with_indexers', '_rename_columns_inplace', '_rename_index_inplace', '_sanitize_column', '_series', '_set_axis', '_set_item', '_set_item_multiple', '_shift_indexer', '_slice', '_unpickle_frame_compat', '_unpickle_matrix_compat', '_verbose_info', '_wrap_array', 'abs', 'add', 'add_prefix', 'add_suffix', 'align', 'append', 'apply', 'applymap', 'as_matrix', 'asfreq', 'astype', 'axes', 'boxplot', 'clip', 'clip_lower', 'clip_upper', 'columns', 'combine', 'combineAdd', 'combineMult', 'combine_first', 'consolidate', 'convert_objects', 'copy', 'corr', 'corrwith', 'count', 'cov', 'cummax', 'cummin', 'cumprod', 'cumsum', 'delevel', 'describe', 'diff', 'div', 'dot', 'drop', 'drop_duplicates', 'dropna', 'dtypes', 'duplicated', 'fillna', 'filter', 'first_valid_index', 'from_csv', 'from_dict', 'from_items', 'from_records', 'get', 'get_dtype_counts', 'get_value', 'groupby', 'head', 'hist', 'icol', 'idxmax', 'idxmin', 'iget_value', 'index', 'info', 'insert', 'irow', 'iteritems', 'iterkv', 'iterrows', 'ix', 'join', 'last_valid_index', 'load', 'lookup', 'mad', 'max', 'mean', 'median', 'merge', 'min', 'mul', 'ndim', 'pivot', 'pivot_table', 'plot', 'pop', 'prod', 'product', 'quantile', 'radd', 'rank', 'rdiv', 'reindex', 'reindex_axis', 'reindex_like', 'rename', 'rename_axis', 'reorder_levels', 'reset_index', 'rmul', 'rsub', 'save', 'select', 'set_index', 'set_value', 'shape', 'shift', 'skew', 'sort', 'sort_index', 'sortlevel', 'stack', 'std', 'sub', 'sum', 'swaplevel', 'tail', 'take', 'to_csv', 'to_dict', 'to_excel', 'to_html', 'to_panel', 'to_records', 'to_sparse', 'to_string', 'to_wide', 'transpose', 'truncate', 'unstack', 'values', 'var', 'xs']

一个一个浏览一下,通过名字可以直到那个方法或者属性的大概,然后就可以根据你的喜好和需要,试一试:

>>> marks.index
Int64Index([0, 1, 2, 3], dtype=int64)
>>> marks.columns
Index([name, physics, python, math, english], dtype=object)
>>> marks['name'][1]
'Facebook'

这几个是让你回忆一下上一节的。从 DataFrame 对象的属性和方法中找一个,再尝试:

>>> marks.sort(column="python")
       name  physics  python  math  english
1  Facebook       45      54    44       88
2   Twitter       54      76    13       91
0    Google      100     100    25       12
3     Yahoo       54     452    26      100

按照竖列"Python"的值排队,结果也是很让人满意的。下面几个操作,也是常用到的,并且秉承了 Python 的一贯方法:

>>> marks[:1]
     name  physics  python  math  english
0  Google      100     100    25       12
>>> marks[1:2]
       name  physics  python  math  english
1  Facebook       45      54    44       88
>>> marks["physics"]
0    100
1     45
2     54
3     54
Name: physics

可以说,当你已经掌握了通过 dir() 和 help() 查看对象的方法和属性时,就已经掌握了 pandas 的用法,其实何止 pandas,其它对象都是如此。

读取其它格式数据

csv 是常用来存储数据的格式之一,此外常用的还有 MS excel 格式的文件,以及 json 和 xml 格式的数据等。它们都可以使用 pandas 来轻易读取。

.xls 或者 .xlsx

在下面的结果中寻觅一下,有没有跟 excel 有关的方法?

>>> dir(pd)
['DataFrame', 'DataMatrix', 'DateOffset', 'DateRange', 'ExcelFile', 'ExcelWriter', 'Factor', 'HDFStore', 'Index', 'Int64Index', 'MultiIndex', 'Panel', 'Series', 'SparseArray', 'SparseDataFrame', 'SparseList', 'SparsePanel', 'SparseSeries', 'SparseTimeSeries', 'TimeSeries', 'WidePanel', '__builtins__', '__doc__', '__docformat__', '__file__', '__name__', '__package__', '__path__', '__version__', '_engines', '_sparse', '_tseries', 'concat', 'core', 'crosstab', 'datetime', 'datetools', 'debug', 'ewma', 'ewmcorr', 'ewmcov', 'ewmstd', 'ewmvar', 'ewmvol', 'fama_macbeth', 'groupby', 'info', 'io', 'isnull', 'lib', 'load', 'merge', 'notnull', 'np', 'ols', 'pivot', 'pivot_table', 'read_clipboard', 'read_csv', 'read_table', 'reset_printoptions', 'rolling_apply', 'rolling_corr', 'rolling_corr_pairwise', 'rolling_count', 'rolling_cov', 'rolling_kurt', 'rolling_max', 'rolling_mean', 'rolling_median', 'rolling_min', 'rolling_quantile', 'rolling_skew', 'rolling_std', 'rolling_sum', 'rolling_var', 'save', 'set_eng_float_format', 'set_printoptions', 'sparse', 'stats', 'tools', 'util', 'value_range', 'version']

虽然没有类似 read_csv() 的方法(在网上查询,有的资料说有 read_xls() 方法,那时老黄历了),但是有 ExcelFile 类,于是乎:

>>> xls = pd.ExcelFile("./marks.xlsx")
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
  File "/usr/lib/pymodules/python2.7/pandas/io/parsers.py", line 575, in __init__
    from openpyxl import load_workbook
ImportError: No module named openpyxl

我这里少了一个模块,看报错提示, 用pip 安装 openpyxl 模块:sudo pip install openpyxl。继续:

>>> xls = pd.ExcelFile("./marks.xlsx")
>>> dir(xls)
['__class__', '__delattr__', '__dict__', '__doc__', '__format__', '__getattribute__', '__hash__', '__init__', '__module__', '__new__', '__reduce__', '__reduce_ex__', '__repr__', '__setattr__', '__sizeof__', '__str__', '__subclasshook__', '__weakref__', '_parse_xls', '_parse_xlsx', 'book', 'parse', 'path', 'sheet_names', 'use_xlsx']
>>> xls.sheet_names
['Sheet1', 'Sheet2', 'Sheet3']
>>> sheet1 = xls.parse("Sheet1")
>>> sheet1
   0    1    2   3    4
0  5  100  100  25   12
1  6   45   54  44   88
2  7   54   76  13   91
3  8   54  452  26  100

结果中,columns 的名字与前面 csv 结果不一样,数据部分是同样结果。从结果中可以看到,sheet1 也是一个 DataFrame 对象。

对于单个的 DataFrame 对象,如何通过属性和方法进行操作,如果读者理解了本教程从一开始就贯穿进来的思想——利用 dir() 和 help() 或者到官方网站,看文档!——此时就能比较轻松地进行各种操作了。下面的举例,纯属是为了增加篇幅和向读者做一些诱惑性广告,或者给懒惰者看看。当然,肯定是不完全,也不能在实践中照搬。基本方法还在刚才交代过的思想。

如果遇到了 json 或者 xml 格式的数据怎么办呢?直接使用本教程第贰季第陆章中《标准库 (7)《标准库 (8)》中的方法,再结合 Series 或者 DataFrame 数据特点读取。

此外,还允许从数据库中读取数据,首先就是使用本教程第贰季第柒章中阐述的各种数据库(《MySQL 数据库 (1)》《MongoDB 数据库》《SQLite 数据库》)连接和读取方法,将相应数据查询出来,并且将结果(结果通常是列表或者元组类型,或者是字符串)按照前面讲述的 Series 或者 DataFrame 类型数据进行组织,然后就可以对其操作。


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