pandas库之Series

pandas主要有两个数据结构:SeriesDataFrame。虽然它们并不能解决所有问题,但它们为大多数应用提供了一种可靠的、易于使用的基础。

Series

Series是一种类似于一维数组的对象,它由一组数据(各种NumPy数据类型)以及一组与之相关的数据标签(即索引)组成。仅由一组数据即可产生最简单的Series:

In [11]: obj = pd.Series([4, 7, -5, 3])

In [12]: obj
Out[12]: 
0    4
1    7
2   -5
3    3
dtype: int64

Series的字符串表现形式为:索引在左边,值在右边。如果没有为数据指定索引,那么series会自动添加一个整数型的位置索引。你可以通过Series 的values和index属性获取其数组表示形式和索引对象:

In [13]: obj.values
Out[13]: array([ 4,  7, -5,  3])

In [14]: obj.index  # like range(4)
Out[14]: RangeIndex(start=0, stop=4, step=1)

通常,我们希望所创建的Series带有一个可以对各个数据点进行标记的索引:

In [15]: obj2 = pd.Series([4, 7, -5, 3], index=['d', 'b', 'a', 'c'])

In [16]: obj2
Out[16]: 
d    4
b    7
a   -5
c    3
dtype: int64

In [17]: obj2.index
Out[17]: Index(['d', 'b', 'a', 'c'], dtype='object')

与普通NumPy数组相比,你可以通过索引的方式选取Series中的单个或一组值:

In [18]: obj2['a']
Out[18]: -5

In [19]: obj2['d'] = 6

In [20]: obj2[['c', 'a', 'd']]
Out[20]: 
c    3
a   -5
d    6
dtype: int64

这么一看,感觉Series好像纯python的字典和array数组的结合体啊。
['c', 'a', 'd']是索引列表,即使它包含的是字符串而不是整数。

使用NumPy函数或类似NumPy的运算(如根据布尔型数组进行过滤、标量乘法、应用数学函数等)都会保留索引值的链接,也就是说处理只会对series的values进行处理,而不会改变index:

In [21]: obj2[obj2 > 0]
Out[21]: 
d    6
b    7
c    3
dtype: int64

In [22]: obj2 * 2
Out[22]:
d    12
b    14
a   -10
c     6
dtype: int64

In [23]: np.exp(obj2)
Out[23]: 
d     403.428793
b    1096.633158
a       0.006738
c      20.085537
dtype: float64

Series可以看成定长的有序字典,因为它是索引值到数据值的一个映射。它可以用在许多原本需要字典参数的函数中:

In [24]: 'b' in obj2
Out[24]: True

In [25]: 'e' in obj2
Out[25]: False

如果数据被存放在一个python字典当中,可以直接通过字典来创建Series:

In [26]: sdata = {'Ohio': 35000, 'Texas': 71000, 'Oregon': 16000, 'Utah': 5000}

In [27]: obj3 = pd.Series(sdata)

In [28]: obj3
Out[28]: 
Ohio      35000
Oregon    16000
Texas     71000
Utah       5000
dtype: int64

如果只传入一个字典,则结果Series中的索引就是原字典的键(有序排列)。你可以传入排好序的字典的键以改变顺序:

In [29]: states = ['California', 'Ohio', 'Oregon', 'Texas']

In [30]: obj4 = pd.Series(sdata, index=states)

In [31]: obj4
Out[31]: 
California        NaN
Ohio          35000.0
Oregon        16000.0
Texas         71000.0
dtype: float64

在这个例子中,sdata中跟states索引相匹配的那3个值会被找出来并放到相应的位置上,但由于"California"所对应的sdata值找不到,所以其结果就为NaN(即“非数字”(not a number),在pandas中,它用于表示缺失或NA值)。因为‘Utah’不在states中,它被从结果中除去同时,摆放的顺序也是以states为基准的。相当于一个批量找映射结果的一个过程。

用缺失(missing)或NA表示缺失数据。pandas的isnullnotnull函数可用于检测缺失数据:

In [32]: pd.isnull(obj4)
Out[32]: 
California     True
Ohio          False
Oregon        False
Texas         False
dtype: bool

In [33]: pd.notnull(obj4)
Out[33]: 
California    False
Ohio           True
Oregon         True
Texas          True
dtype: bool

当然,和numpy库一样,pandas的Series模块也有类似的实例方法,我们预先使用from pandas import Series的方法将Series加入到本地命名空间。

In [34]: obj4.isnull()
Out[34]: 
California     True
Ohio          False
Oregon        False
Texas         False
dtype: bool

至于缺失数据的处理,据说要到第7章才会讲,那就等到第七章吧。
然后就是数据对齐功能了,Series最重要的功能,它会根据索引标签自动对齐数据:

In [35]: obj3
Out[35]: 
Ohio      35000
Oregon    16000
Texas     71000
Utah       5000
dtype: int64

In [36]: obj4
Out[36]: 
California        NaN
Ohio          35000.0
Oregon        16000.0
Texas         71000.0
dtype: float64

In [37]: obj3 + obj4
Out[37]: 
California         NaN
Ohio           70000.0
Oregon         32000.0
Texas         142000.0
Utah               NaN
dtype: float64

可以看到”Utah“的数值为NaN,这是因为NaN一个不是一个数字的值加上数字,是不会有结果的。
数据对齐功能也要推到后面来说了呢。

Series对象本身及其索引都有一个name属性,该属性跟pandas其他的关键功能关系非常密切:

In [38]: obj4.name = 'population'

In [39]: obj4.index.name = 'state'

In [40]: obj4
Out[40]: 
state
California        NaN
Ohio          35000.0
Oregon        16000.0
Texas         71000.0
Name: population, dtype: float64

Series对象及其索引都有一个name属性,该属性跟pandas其他的关键功能关系非常密切,有点类似于表格里的列标?

In [38]: obj4.name = 'population'

In [39]: obj4.index.name = 'state'

In [40]: obj4
Out[40]: 
state
California        NaN
Ohio          35000.0
Oregon        16000.0
Texas         71000.0
Name: population, dtype: float64

Series的索引可以通过赋值的方式就地修改,这就比较方便了:

In [41]: obj
Out[41]: 
0    4
1    7
2   -5
3    3
dtype: int64

In [42]: obj.index = ['Bob', 'Steve', 'Jeff', 'Ryan']

In [43]: obj
Out[43]: 
Bob      4
Steve    7
Jeff    -5
Ryan     3
dtype: int64

如果能提供修改指定位置的索引就更好了。

下一章讲DataFrame,初步感觉有点像几个Series组成的二维数组

文章代码引用自:《利用Python进行数据分析·第2版》第5章 Pandas入门
作者:SeanCheney
感谢SeanCheney同意引用。

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