pandas入门(2):汇总和计算描述统计

常用的数学和统计方法

pandas对象拥有一组常用的数学和统计方法。他们大都属于约简和汇总统计,用于从Series提取单个值(如summean)或从DataFrame的行或列中提取一个Series。它们都是基于没有缺失数据的假设而构建的。

例:

In [4]: df = DataFrame([[1.4, np.nan], [7.1, -4.5], [np.nan, np.nan], [0.75, -1.3]], index=['a', 'b', 'c', 'd'], columns=['one', 'two'])

In [5]: df
Out[5]: 
    one  two
a  1.40  NaN
b  7.10 -4.5
c   NaN  NaN
d  0.75 -1.3

In [6]: df.sum()
Out[6]: 
one    9.25
two   -5.80
dtype: float64

In [7]: df.sum(axis=1)
Out[7]: 
a    1.40
b    2.60
c    0.00
d   -0.55
dtype: float64

NA值会自动被排除,除非整个切片都是NA。通过skipna(skip NA)选项可以禁用该功能:

In [8]: df.mean(axis=1, skipna=False)
Out[8]: 
a      NaN
b    1.300
c      NaN
d   -0.275
dtype: float64

约简方法的选项:axisskipnalevel(如果轴是层次化索引的,则根据level分组约简)。

有些方法(如idxminidxmax)返回的是间接统计(比如达到最小值最大值的索引):

In [9]: df.idxmax()
Out[9]: 
one    b
two    d
dtype: object

有些方法则是累计型的:

In [10]: df.cumsum()
Out[10]: 
    one  two
a  1.40  NaN
b  8.50 -4.5
c   NaN  NaN
d  9.25 -5.8

还有一些,比如describe,用于一次性产生多个汇总统计:

In [11]: df.describe()
Out[11]: 
            one       two
count  3.000000  2.000000
mean   3.083333 -2.900000
std    3.493685  2.262742
min    0.750000 -4.500000
25%    1.075000 -3.700000
50%    1.400000 -2.900000
75%    4.250000 -2.100000
max    7.100000 -1.300000

对于非数值型数据,describe会产生另外一种汇总统计:

In [12]: obj = Series(['a', 'a', 'b', 'c'] * 4)
In [14]: obj.describe()
Out[14]: 
count     16
unique     3
top        a
freq       8
dtype: object

所有与描述统计相关的方法:见#2467

相关系数与协方差(?):

通过参数对计算出来的:
Seriescorr方法用来计算两个Series中重叠的、非NA的、按索引对齐的值的相关系数,cov用于计算协方差:

In [39]: test.describe()
Out[39]: 
              Open         High          Low        Close    Adj Close  \
count  1594.000000  1594.000000  1594.000000  1594.000000  1594.000000   
mean      4.681644     4.759398     4.611951     4.688137     4.515610   
std       1.280538     1.327283     1.237487     1.285679     1.240624   
min       2.980000     2.990000     2.960000     2.980000     2.886848   
25%       3.550000     3.580000     3.510000     3.550000     3.433305   
50%       4.545000     4.605000     4.470000     4.540000     4.412471   
75%       5.450000     5.540000     5.360000     5.450000     5.212986   
max      10.430000    10.740000     9.850000    10.540000    10.383811   

             Volume  
count  1.594000e+03  
mean   1.460281e+08  
std    1.729750e+08  
min    0.000000e+00  
25%    5.921724e+07  
50%    9.124301e+07  
75%    1.464500e+08  
max    1.644112e+09  

In [40]: returns.tail()
Out[40]: 
            000001.SS  399001.SZ
Date                            
2016-12-26   0.003992   0.003290
2016-12-27  -0.002532  -0.000278
2016-12-28  -0.003990  -0.004243
2016-12-29  -0.001979  -0.002720
2016-12-30   0.002435   0.001741

In [41]: returns['000001.SS'].corr(returns['399001.SZ'])
Out[41]: 0.93169755572940594

In [42]: returns['000001.SS'].cov(returns['399001.SZ'])
Out[42]: 0.00023805940957128392

DataFramecorrcov方法将以DataFrame的形式返回完整的相关系数或协方差矩阵:

In [43]: returns.corr()
Out[43]: 
           000001.SS  399001.SZ
000001.SS   1.000000   0.931698
399001.SZ   0.931698   1.000000

In [44]: returns.cov()
Out[44]: 
           000001.SS  399001.SZ
000001.SS   0.000217   0.000238
399001.SZ   0.000238   0.000301

利用DataFramecorrwith方法,可以计算其列或行跟另一个SeriesDataFrame之间的相关系数。

传入一个Series将会返回一个相关系数值Series(针对各列进行计算):

In [46]: returns.corrwith(returns['000001.SS'])
Out[46]: 
000001.SS    1.000000
399001.SZ    0.931698
dtype: float64

传入一个DataFrame则会计算按列名配对的相关系数:

这里计算百分比变化与成交量的相关系数:

In [47]: returns.corrwith(volume)
Out[47]: 
000001.SS    0.066091
399001.SZ   -0.007895
dtype: float64

唯一值(unique)、值计数(value_counts)以及成员资格(isin):

从一维Series的值中抽取信息:

例:

In [48]: obj = Series(['c', 'a', 'd', 'a', 'a', 'b', 'b', 'c', 'c'])
In [49]: uniques = obj.unique()

In [50]: uniques
Out[50]: array(['c', 'a', 'd', 'b'], dtype=object)

value_counts用于计算一个Series中各值出现的频率:

结果是按值频率降序排列:

In [51]: obj.value_counts()
Out[51]: 
c    3
a    3
b    2
d    1
dtype: int64

isin用于判断矢量化集合的成员资格,可用于选取子集:

In [52]: mask = obj.isin(['b', 'c'])

In [53]: mask
Out[53]: 
0     True
1    False
2    False
3    False
4    False
5     True
6     True
7     True
8     True
dtype: bool

In [54]: obj[mask]
Out[54]: 
0    c
5    b
6    b
7    c
8    c
dtype: object
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