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Pandas怎样对每个分组应用apply函数?

知识：Pandas的GroupBy遵从split、apply、combine模式

这里的split指的是pandas的groupby，我们自己实现apply函数，apply返回的结果由pandas进行combine得到结果

GroupBy.apply(function)

• function的第一个参数是dataframe
• function的返回结果，可是dataframe、series、单个值，甚至和输入dataframe完全没关系

本次实例演示：

1. 怎样对数值列按分组的归一化？
2. 怎样取每个分组的TOPN数据？

实例1：怎样对数值列按分组的归一化？

将不同范围的数值列进行归一化，映射到[0,1]区间：
* 更容易做数据横向对比，比如价格字段是几百到几千，增幅字段是0到100
* 机器学习模型学的更快性能更好

归一化的公式：

演示：用户对电影评分的归一化

每个用户的评分不同，有的乐观派评分高，有的悲观派评分低，按用户做归一化

import pandas as pd

ratings = pd.read_csv(
    "./datas/movielens-1m/ratings.dat", 
    sep="::",
    engine='python', 
    names="UserID::MovieID::Rating::Timestamp".split("::")
)
ratings.head()

# 实现按照用户ID分组，然后对其中一列归一化
def ratings_norm(df):
    """
    @param df：每个用户分组的dataframe
    """
    min_value = df["Rating"].min()
    max_value = df["Rating"].max()
    df["Rating_norm"] = df["Rating"].apply(
        lambda x: (x-min_value)/(max_value-min_value))
    return df

ratings = ratings.groupby("UserID").apply(ratings_norm)

ratings[ratings["UserID"]==1].head()

可以看到UserID==1这个用户，Rating==3是他的最低分，是个乐观派，我们归一化到0分；

实例2：怎样取每个分组的TOPN数据？

获取2018年每个月温度最高的2天数据

fpath = "./datas/beijing_tianqi/beijing_tianqi_2018.csv"
df = pd.read_csv(fpath)
# 替换掉温度的后缀℃
df.loc[:, "bWendu"] = df["bWendu"].str.replace("℃", "").astype('int32')
df.loc[:, "yWendu"] = df["yWendu"].str.replace("℃", "").astype('int32')
# 新增一列为月份
df['month'] = df['ymd'].str[:7]
df.head()

def getWenduTopN(df, topn):
    """
    这里的df，是每个月份分组group的df
    """
    return df.sort_values(by="bWendu")[["ymd", "bWendu"]][-topn:]

df.groupby("month").apply(getWenduTopN, topn=1).head()

我们看到，grouby的apply函数返回的dataframe，其实和原来的dataframe其实可以完全不一样

视频地址在：
http://www.iqiyi.com/a_19rrhyyqix.html

数据转换函数对比：map、apply、applymap：
1. map：只用于Series，实现每个值->值的映射；
2. apply：用于Series实现每个值的处理，用于Dataframe实现某个轴的Series的处理；
3. applymap：只能用于DataFrame，用于处理该DataFrame的每个元素；

1. map用于Series值的转换

实例：将股票代码英文转换成中文名字

Series.map(dict) or Series.map(function)均可

import pandas as pd
stocks = pd.read_excel('./datas/stocks/互联网公司股票.xlsx')
stocks.head()

stocks["公司"].unique()

array(['BIDU', 'BABA', 'IQ', 'JD'], dtype=object)

# 公司股票代码到中文的映射，注意这里是小写
dict_company_names = {
    "bidu": "百度",
    "baba": "阿里巴巴",
    "iq": "爱奇艺", 
    "jd": "京东"
}

方法1：Series.map(dict)

stocks["公司中文1"] = stocks["公司"].str.lower().map(dict_company_names)

stocks.head()

方法2：Series.map(function)

function的参数是Series的每个元素的值

stocks["公司中文2"] = stocks["公司"].map(lambda x : dict_company_names[x.lower()])

stocks.head()

2. apply用于Series和DataFrame的转换

• Series.apply(function), 函数的参数是每个值
• DataFrame.apply(function), 函数的参数是Series

Series.apply(function)

function的参数是Series的每个值

stocks["公司中文3"] = stocks["公司"].apply(
    lambda x : dict_company_names[x.lower()])

stocks.head()

DataFrame.apply(function)

function的参数是对应轴的Series

stocks["公司中文4"] = stocks.apply(
    lambda x : dict_company_names[x["公司"].lower()], 
    axis=1)

注意这个代码：
1、apply是在stocks这个DataFrame上调用；
2、lambda x的x是一个Series，因为指定了axis=1所以Seires的key是列名，可以用x[‘公司’]获取

stocks.head()

3. applymap用于DataFrame所有值的转换

sub_df = stocks[['收盘', '开盘', '高', '低', '交易量']]

sub_df.head()

# 将这些数字取整数，应用于所有元素
sub_df.applymap(lambda x : int(x))

# 直接修改原df的这几列
stocks.loc[:, ['收盘', '开盘', '高', '低', '交易量']] = sub_df.applymap(lambda x : int(x))

stocks.head()

Pandas的分层索引MultiIndex

为什么要学习分层索引MultiIndex？
* 分层索引：在一个轴向上拥有多个索引层级，可以表达更高维度数据的形式；
* 可以更方便的进行数据筛选，如果有序则性能更好；
* groupby等操作的结果，如果是多KEY，结果是分层索引，需要会使用
* 一般不需要自己创建分层索引(MultiIndex有构造函数但一般不用)

演示数据：百度、阿里巴巴、爱奇艺、京东四家公司的10天股票数据
数据来自：英为财经
https://cn.investing.com/

本次演示提纲：
一、Series的分层索引MultiIndex
二、Series有多层索引怎样筛选数据？
三、DataFrame的多层索引MultiIndex
四、DataFrame有多层索引怎样筛选数据？

import pandas as pd
%matplotlib inline

stocks = pd.read_excel('./datas/stocks/互联网公司股票.xlsx')

stocks.shape

(12, 8)

stocks.head(3)

stocks["公司"].unique()

array(['BIDU', 'BABA', 'IQ', 'JD'], dtype=object)

stocks.index

RangeIndex(start=0, stop=12, step=1)

stocks.groupby('公司')["收盘"].mean()

公司
BABA    166.80
BIDU    102.98
IQ       15.90
JD       28.35
Name: 收盘, dtype: float64

一、Series的分层索引MultiIndex

ser = stocks.groupby(['公司', '日期'])['收盘'].mean()
ser

公司    日期        
BABA  2019-10-01    165.15
      2019-10-02    165.77
      2019-10-03    169.48
BIDU  2019-10-01    102.00
      2019-10-02    102.62
      2019-10-03    104.32
IQ    2019-10-01     15.92
      2019-10-02     15.72
      2019-10-03     16.06
JD    2019-10-01     28.19
      2019-10-02     28.06
      2019-10-03     28.80
Name: 收盘, dtype: float64

多维索引中，空白的意思是：使用上面的值

ser.index

MultiIndex([('BABA', '2019-10-01'),
            ('BABA', '2019-10-02'),
            ('BABA', '2019-10-03'),
            ('BIDU', '2019-10-01'),
            ('BIDU', '2019-10-02'),
            ('BIDU', '2019-10-03'),
            (  'IQ', '2019-10-01'),
            (  'IQ', '2019-10-02'),
            (  'IQ', '2019-10-03'),
            (  'JD', '2019-10-01'),
            (  'JD', '2019-10-02'),
            (  'JD', '2019-10-03')],
           names=['公司', '日期'])

# unstack把二级索引变成列
ser.unstack()

ser

公司    日期        
BABA  2019-10-01    165.15
      2019-10-02    165.77
      2019-10-03    169.48
BIDU  2019-10-01    102.00
      2019-10-02    102.62
      2019-10-03    104.32
IQ    2019-10-01     15.92
      2019-10-02     15.72
      2019-10-03     16.06
JD    2019-10-01     28.19
      2019-10-02     28.06
      2019-10-03     28.80
Name: 收盘, dtype: float64

ser.reset_index()

二、Series有多层索引MultiIndex怎样筛选数据？

ser

公司    日期        
BABA  2019-10-01    165.15
      2019-10-02    165.77
      2019-10-03    169.48
BIDU  2019-10-01    102.00
      2019-10-02    102.62
      2019-10-03    104.32
IQ    2019-10-01     15.92
      2019-10-02     15.72
      2019-10-03     16.06
JD    2019-10-01     28.19
      2019-10-02     28.06
      2019-10-03     28.80
Name: 收盘, dtype: float64

ser.loc['BIDU']

日期
2019-10-01    102.00
2019-10-02    102.62
2019-10-03    104.32
Name: 收盘, dtype: float64

# 多层索引，可以用元组的形式筛选
ser.loc[('BIDU', '2019-10-02')]

102.62

ser.loc[:, '2019-10-02']

公司
BABA    165.77
BIDU    102.62
IQ       15.72
JD       28.06
Name: 收盘, dtype: float64

三、DataFrame的多层索引MultiIndex

stocks.head()

stocks.set_index(['公司', '日期'], inplace=True)
stocks

stocks.index

MultiIndex([('BIDU', '2019-10-03'),
            ('BIDU', '2019-10-02'),
            ('BIDU', '2019-10-01'),
            ('BABA', '2019-10-03'),
            ('BABA', '2019-10-02'),
            ('BABA', '2019-10-01'),
            (  'IQ', '2019-10-03'),
            (  'IQ', '2019-10-02'),
            (  'IQ', '2019-10-01'),
            (  'JD', '2019-10-03'),
            (  'JD', '2019-10-02'),
            (  'JD', '2019-10-01')],
           names=['公司', '日期'])

stocks.sort_index(inplace=True)
stocks

四、DataFrame有多层索引MultiIndex怎样筛选数据？

【重要知识】在选择数据时：
* 元组(key1,key2)代表筛选多层索引，其中key1是索引第一级，key2是第二级，比如key1=JD, key2=2019-10-02
* 列表[key1,key2]代表同一层的多个KEY，其中key1和key2是并列的同级索引，比如key1=JD, key2=BIDU

stocks.loc['BIDU']

stocks.loc[('BIDU', '2019-10-02'), :]

收盘     102.62
开盘     100.85
高      103.24
低       99.50
交易量      2.69
涨跌幅      0.01
Name: (BIDU, 2019-10-02), dtype: float64

stocks.loc[('BIDU', '2019-10-02'), '开盘']

100.85

stocks.loc[['BIDU', 'JD'], :]

stocks.loc[(['BIDU', 'JD'], '2019-10-03'), :]

stocks.loc[(['BIDU', 'JD'], '2019-10-03'), '收盘']

公司    日期        
BIDU  2019-10-03    104.32
JD    2019-10-03     28.80
Name: 收盘, dtype: float64

stocks.loc[('BIDU', ['2019-10-02', '2019-10-03']), '收盘']

公司    日期        
BIDU  2019-10-02    102.62
      2019-10-03    104.32
Name: 收盘, dtype: float64

# slice(None)代表筛选这一索引的所有内容
stocks.loc[(slice(None), ['2019-10-02', '2019-10-03']), :]

stocks.reset_index()

转载请注明链接： http://www.crazyant.net/2598.html

Pandas怎样实现groupby分组统计

类似SQL：
select city,max(temperature) from city_weather group by city;

groupby：先对数据分组，然后在每个分组上应用聚合函数、转换函数

本次演示：
一、分组使用聚合函数做数据统计
二、遍历groupby的结果理解执行流程
三、实例分组探索天气数据

import pandas as pd
import numpy as np
# 加上这一句，能在jupyter notebook展示matplot图表
%matplotlib inline

df = pd.DataFrame({'A': ['foo', 'bar', 'foo', 'bar', 'foo', 'bar', 'foo', 'foo'],
                   'B': ['one', 'one', 'two', 'three', 'two', 'two', 'one', 'three'],
                   'C': np.random.randn(8),
                   'D': np.random.randn(8)})
df

一、分组使用聚合函数做数据统计

1、单个列groupby，查询所有数据列的统计

df.groupby('A').sum()

我们看到：
1. groupby中的’A’变成了数据的索引列
2. 因为要统计sum，但B列不是数字，所以被自动忽略掉

2、多个列groupby，查询所有数据列的统计

df.groupby(['A','B']).mean()

我们看到：(‘A’,’B’)成对变成了二级索引

df.groupby(['A','B'], as_index=False).mean()

3、同时查看多种数据统计

df.groupby('A').agg([np.sum, np.mean, np.std])

我们看到：列变成了多级索引

4、查看单列的结果数据统计

# 方法1：预过滤，性能更好
df.groupby('A')['C'].agg([np.sum, np.mean, np.std])

# 方法2
df.groupby('A').agg([np.sum, np.mean, np.std])['C']

5、不同列使用不同的聚合函数

df.groupby('A').agg({"C":np.sum, "D":np.mean})

二、遍历groupby的结果理解执行流程

for循环可以直接遍历每个group

1、遍历单个列聚合的分组

g = df.groupby('A')
g

<pandas.core.groupby.generic.DataFrameGroupBy object at 0x00000123B250E548>

for name,group in g:
    print(name)
    print(group)
    print()

bar
     A      B         C         D
1  bar    one -0.375789 -0.345869
3  bar  three -1.564748  0.081163
5  bar    two -0.202403  0.701301

foo
     A      B         C         D
0  foo    one  0.542903  0.788896
2  foo    two -0.903407  0.428031
4  foo    two -1.093602  0.837348
6  foo    one -0.665189 -1.505290
7  foo  three -0.498339  0.534438

可以获取单个分组的数据

g.get_group('bar')

2、遍历多个列聚合的分组

g = df.groupby(['A', 'B'])

for name,group in g:
    print(name)
    print(group)
    print()

('bar', 'one')
     A    B         C         D
1  bar  one -0.375789 -0.345869

('bar', 'three')
     A      B         C         D
3  bar  three -1.564748  0.081163

('bar', 'two')
     A    B         C         D
5  bar  two -0.202403  0.701301

('foo', 'one')
     A    B         C         D
0  foo  one  0.542903  0.788896
6  foo  one -0.665189 -1.505290

('foo', 'three')
     A      B         C         D
7  foo  three -0.498339  0.534438

('foo', 'two')
     A    B         C         D
2  foo  two -0.903407  0.428031
4  foo  two -1.093602  0.837348

可以看到，name是一个2个元素的tuple，代表不同的列

g.get_group(('foo', 'one'))

可以直接查询group后的某几列，生成Series或者子DataFrame

g['C']

<pandas.core.groupby.generic.SeriesGroupBy object at 0x00000123C33F64C8>

for name, group in g['C']:
    print(name)
    print(group)
    print(type(group))
    print()

('bar', 'one')
1   -0.375789
Name: C, dtype: float64
<class 'pandas.core.series.Series'>

('bar', 'three')
3   -1.564748
Name: C, dtype: float64
<class 'pandas.core.series.Series'>

('bar', 'two')
5   -0.202403
Name: C, dtype: float64
<class 'pandas.core.series.Series'>

('foo', 'one')
0    0.542903
6   -0.665189
Name: C, dtype: float64
<class 'pandas.core.series.Series'>

('foo', 'three')
7   -0.498339
Name: C, dtype: float64
<class 'pandas.core.series.Series'>

('foo', 'two')
2   -0.903407
4   -1.093602
Name: C, dtype: float64
<class 'pandas.core.series.Series'>

其实所有的聚合统计，都是在dataframe和series上进行的；

三、实例分组探索天气数据

fpath = "./datas/beijing_tianqi/beijing_tianqi_2018.csv"
df = pd.read_csv(fpath)
# 替换掉温度的后缀℃
df.loc[:, "bWendu"] = df["bWendu"].str.replace("℃", "").astype('int32')
df.loc[:, "yWendu"] = df["yWendu"].str.replace("℃", "").astype('int32')
df.head()

# 新增一列为月份
df['month'] = df['ymd'].str[:7]
df.head()

1、查看每个月的最高温度

data = df.groupby('month')['bWendu'].max()
data

month
2018-01     7
2018-02    12
2018-03    27
2018-04    30
2018-05    35
2018-06    38
2018-07    37
2018-08    36
2018-09    31
2018-10    25
2018-11    18
2018-12    10
Name: bWendu, dtype: int32

type(data)

pandas.core.series.Series

data.plot()

<matplotlib.axes._subplots.AxesSubplot at 0x123c344b308>

2、查看每个月的最高温度、最低温度、平均空气质量指数

df.head()

group_data = df.groupby('month').agg({"bWendu":np.max, "yWendu":np.min, "aqi":np.mean})
group_data

group_data.plot()

<matplotlib.axes._subplots.AxesSubplot at 0x123c5502d48>

使用场景：

批量合并相同格式的Excel、给DataFrame添加行、给DataFrame添加列

一句话说明concat语法：

• 使用某种合并方式(inner/outer)
• 沿着某个轴向(axis=0/1)
• 把多个Pandas对象(DataFrame/Series)合并成一个。

concat语法：pandas.concat(objs, axis=0, join=’outer’, ignore_index=False)

• objs：一个列表，内容可以是DataFrame或者Series，可以混合
• axis：默认是0代表按行合并，如果等于1代表按列合并
• join：合并的时候索引的对齐方式，默认是outer join，也可以是inner join
• ignore_index：是否忽略掉原来的数据索引

append语法：DataFrame.append(other, ignore_index=False)

append只有按行合并，没有按列合并，相当于concat按行的简写形式
* other：单个dataframe、series、dict，或者列表
* ignore_index：是否忽略掉原来的数据索引

参考文档：

• pandas.concat的api文档：https://pandas.pydata.org/pandas-docs/stable/reference/api/pandas.concat.html
• pandas.concat的教程：https://pandas.pydata.org/pandas-docs/stable/user_guide/merging.html
• pandas.append的api文档：https://pandas.pydata.org/pandas-docs/stable/reference/api/pandas.DataFrame.append.html

import pandas as pd

import warnings
warnings.filterwarnings('ignore')

一、使用pandas.concat合并数据

df1 = pd.DataFrame({'A': ['A0', 'A1', 'A2', 'A3'],
                    'B': ['B0', 'B1', 'B2', 'B3'],
                    'C': ['C0', 'C1', 'C2', 'C3'],
                    'D': ['D0', 'D1', 'D2', 'D3'],
                    'E': ['E0', 'E1', 'E2', 'E3']
                   })
df1

df2 = pd.DataFrame({ 'A': ['A4', 'A5', 'A6', 'A7'],
                     'B': ['B4', 'B5', 'B6', 'B7'],
                     'C': ['C4', 'C5', 'C6', 'C7'],
                     'D': ['D4', 'D5', 'D6', 'D7'],
                     'F': ['F4', 'F5', 'F6', 'F7']
                   })
df2

1、默认的concat，参数为axis=0、join=outer、ignore_index=False

pd.concat([df1,df2])

2、使用ignore_index=True可以忽略原来的索引

pd.concat([df1,df2], ignore_index=True)

3、使用join=inner过滤掉不匹配的列

pd.concat([df1,df2], ignore_index=True, join="inner")

4、使用axis=1相当于添加新列

df1

A：添加一列Series

s1 = pd.Series(list(range(4)), name="F")
pd.concat([df1,s1], axis=1)

B：添加多列Series

s2 = df1.apply(lambda x:x["A"]+"_GG", axis=1)

s2

0    A0_GG
1    A1_GG
2    A2_GG
3    A3_GG
dtype: object

s2.name="G"

pd.concat([df1,s1,s2], axis=1)

# 列表可以只有Series
pd.concat([s1,s2], axis=1)

# 列表是可以混合顺序的
pd.concat([s1,df1,s2], axis=1)

二、使用DataFrame.append按行合并数据

df1 = pd.DataFrame([[1, 2], [3, 4]], columns=list('AB'))
df1

df2 = pd.DataFrame([[5, 6], [7, 8]], columns=list('AB'))
df2

1、给1个dataframe添加另一个dataframe

df1.append(df2)

2、忽略原来的索引ignore_index=True

df1.append(df2, ignore_index=True)

3、可以一行一行的给DataFrame添加数据

# 一个空的df
df = pd.DataFrame(columns=['A'])
df

A：低性能版本

for i in range(5):
    # 注意这里每次都在复制
    df = df.append({'A': i}, ignore_index=True)
df

B：性能好的版本

# 第一个入参是一个列表，避免了多次复制
pd.concat(
    [pd.DataFrame([i], columns=['A']) for i in range(5)],
    ignore_index=True
)

把数据存储于普通的column列也能用于数据查询，那使用index有什么好处？

index的用途总结：
1. 更方便的数据查询；
2. 使用index可以获得性能提升；
3. 自动的数据对齐功能；
4. 更多更强大的数据结构支持；

import pandas as pd

df = pd.read_csv("./datas/ml-latest-small/ratings.csv")

df.head()

df.count()

userId       100836
movieId      100836
rating       100836
timestamp    100836
dtype: int64

1、使用index查询数据

# drop==False，让索引列还保持在column
df.set_index("userId", inplace=True, drop=False)

df.head()

df.index

Int64Index([  1,   1,   1,   1,   1,   1,   1,   1,   1,   1,
            ...
            610, 610, 610, 610, 610, 610, 610, 610, 610, 610],
           dtype='int64', name='userId', length=100836)

# 使用index的查询方法
df.loc[500].head(5)

# 使用column的condition查询方法
df.loc[df["userId"] == 500].head()

2. 使用index会提升查询性能

• 如果index是唯一的，Pandas会使用哈希表优化，查询性能为O(1);
• 如果index不是唯一的，但是有序，Pandas会使用二分查找算法，查询性能为O(logN);
• 如果index是完全随机的，那么每次查询都要扫描全表，查询性能为O(N);

实验1：完全随机的顺序查询

# 将数据随机打散
from sklearn.utils import shuffle
df_shuffle = shuffle(df)

df_shuffle.head()

# 索引是否是递增的
df_shuffle.index.is_monotonic_increasing

False

df_shuffle.index.is_unique

False

# 计时，查询id==500数据性能
%timeit df_shuffle.loc[500]

376 µs ± 52.4 µs per loop (mean ± std. dev. of 7 runs, 1000 loops each)

实验2：将index排序后的查询

df_sorted = df_shuffle.sort_index()

df_sorted.head()

# 索引是否是递增的
df_sorted.index.is_monotonic_increasing

True

df_sorted.index.is_unique

False

%timeit df_sorted.loc[500]

203 µs ± 20.8 µs per loop (mean ± std. dev. of 7 runs, 1000 loops each)

3. 使用index能自动对齐数据

包括series和dataframe

s1 = pd.Series([1,2,3], index=list("abc"))

s1

a    1
b    2
c    3
dtype: int64

s2 = pd.Series([2,3,4], index=list("bcd"))

s2

b    2
c    3
d    4
dtype: int64

s1+s2

a    NaN
b    4.0
c    6.0
d    NaN
dtype: float64

4. 使用index更多更强大的数据结构支持

很多强大的索引数据结构
* CategoricalIndex，基于分类数据的Index，提升性能；
* MultiIndex，多维索引，用于groupby多维聚合后结果等；
* DatetimeIndex，时间类型索引，强大的日期和时间的方法支持；

axis参数非常的让人困惑难以理解，本视频我会用形象化的方式讲解一下这个参数，核心要诀就是axis那个轴会消失！

• axis=0或者”index”：
  • 如果是单行操作，就指的是某一行
  • 如果是聚合操作，指的是跨行cross rows
• axis=1或者”columns”：
  • 如果是单列操作，就指的是某一列
  • 如果是聚合操作，指的是跨列cross columns

按哪个axis，就是这个axis要动起来(类似被for遍历)，其它的axis保持不动

import pandas as pd
import numpy as np

df = pd.DataFrame(
    np.arange(12).reshape(3,4),
    columns=['A', 'B', 'C', 'D']
)

df

1、单列drop，就是删除某一列

# 代表的就是删除某列
df.drop("A", axis=1)

2、单行drop，就是删除某一行

df

# 代表的就是删除某行
df.drop(1, axis=0)

3、按axis=0/index执行mean聚合操作

反直觉：输出的不是每行的结果，而是每列的结果

df

# axis=0 or axis=index
df.mean(axis=0)

A    4.0
B    5.0
C    6.0
D    7.0
dtype: float64

指定了按哪个axis，就是这个axis要动起来(类似被for遍历)，其它的axis保持不动

4、按axis=1/columns执行mean聚合操作

反直觉：输出的不是每行的结果，而是每列的结果

df

# axis=1 or axis=columns
df.mean(axis=1)

0    1.5
1    5.5
2    9.5
dtype: float64

指定了按哪个axis，就是这个axis要动起来(类似被for遍历)，其它的axis保持不动

5、再次举例，加深理解

def get_sum_value(x):
    return x["A"] + x["B"] + x["C"] + x["D"]

df["sum_value"] = df.apply(get_sum_value, axis=1)

df

指定了按哪个axis，就是这个axis要动起来(类似被for遍历)，其它的axis保持不动

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前面我们已经使用了字符串的处理函数：
df[“bWendu”].str.replace(“℃”, “”).astype(‘int32’)

Pandas的字符串处理：
1. 使用方法：先获取Series的str属性，然后在属性上调用函数；
2. 只能在字符串列上使用，不能数字列上使用；
3. Dataframe上没有str属性和处理方法
4. Series.str并不是Python原生字符串，而是自己的一套方法，不过大部分和原生str很相似；

Series.str字符串方法列表参考文档:
https://pandas.pydata.org/pandas-docs/stable/reference/series.html#string-handling

本节演示内容：
1. 获取Series的str属性，然后使用各种字符串处理函数
2. 使用str的startswith、contains等bool类Series可以做条件查询
3. 需要多次str处理的链式操作
4. 使用正则表达式的处理

0、读取北京2018年天气数据

import pandas as pd

fpath = "./datas/beijing_tianqi/beijing_tianqi_2018.csv"
df = pd.read_csv(fpath)

df.head()

df.dtypes

ymd          object
bWendu       object
yWendu       object
tianqi       object
fengxiang    object
fengli       object
aqi           int64
aqiInfo      object
aqiLevel      int64
dtype: object

1、获取Series的str属性，使用各种字符串处理函数

df["bWendu"].str

<pandas.core.strings.StringMethods at 0x1af21871808>

# 字符串替换函数
df["bWendu"].str.replace("℃", "")

0       3
1       2
2       2
3       0
4       3
       ..
360    -5
361    -3
362    -3
363    -2
364    -2
Name: bWendu, Length: 365, dtype: object

# 判断是不是数字
df["bWendu"].str.isnumeric()

0      False
1      False
2      False
3      False
4      False
       ...  
360    False
361    False
362    False
363    False
364    False
Name: bWendu, Length: 365, dtype: bool

df["aqi"].str.len()

---------------------------------------------------------------------------

AttributeError                            Traceback (most recent call last)

<ipython-input-8-12cdcbdb6f81> in <module>
----> 1 df["aqi"].str.len()


d:\appdata\python37\lib\site-packages\pandas\core\generic.py in __getattr__(self, name)
   5173             or name in self._accessors
   5174         ):
-> 5175             return object.__getattribute__(self, name)
   5176         else:
   5177             if self._info_axis._can_hold_identifiers_and_holds_name(name):


d:\appdata\python37\lib\site-packages\pandas\core\accessor.py in __get__(self, obj, cls)
    173             # we're accessing the attribute of the class, i.e., Dataset.geo
    174             return self._accessor
--> 175         accessor_obj = self._accessor(obj)
    176         # Replace the property with the accessor object. Inspired by:
    177         # http://www.pydanny.com/cached-property.html


d:\appdata\python37\lib\site-packages\pandas\core\strings.py in __init__(self, data)
   1915 
   1916     def __init__(self, data):
-> 1917         self._inferred_dtype = self._validate(data)
   1918         self._is_categorical = is_categorical_dtype(data)
   1919 


d:\appdata\python37\lib\site-packages\pandas\core\strings.py in _validate(data)
   1965 
   1966         if inferred_dtype not in allowed_types:
-> 1967             raise AttributeError("Can only use .str accessor with string " "values!")
   1968         return inferred_dtype
   1969 


AttributeError: Can only use .str accessor with string values!

2、使用str的startswith、contains等得到bool的Series可以做条件查询

condition = df["ymd"].str.startswith("2018-03")

condition

0      False
1      False
2      False
3      False
4      False
       ...  
360    False
361    False
362    False
363    False
364    False
Name: ymd, Length: 365, dtype: bool

df[condition].head()

3、需要多次str处理的链式操作

怎样提取201803这样的数字月份？
1、先将日期2018-03-31替换成20180331的形式
2、提取月份字符串201803

df["ymd"].str.replace("-", "")

0      20180101
1      20180102
2      20180103
3      20180104
4      20180105
         ...   
360    20181227
361    20181228
362    20181229
363    20181230
364    20181231
Name: ymd, Length: 365, dtype: object

# 每次调用函数，都返回一个新Series
df["ymd"].str.replace("-", "").slice(0, 6)

---------------------------------------------------------------------------

AttributeError                            Traceback (most recent call last)

<ipython-input-13-ae278fb12255> in <module>
      1 # 每次调用函数，都返回一个新Series
----> 2 df["ymd"].str.replace("-", "").slice(0, 6)


d:\appdata\python37\lib\site-packages\pandas\core\generic.py in __getattr__(self, name)
   5177             if self._info_axis._can_hold_identifiers_and_holds_name(name):
   5178                 return self[name]
-> 5179             return object.__getattribute__(self, name)
   5180 
   5181     def __setattr__(self, name, value):


AttributeError: 'Series' object has no attribute 'slice'

df["ymd"].str.replace("-", "").str.slice(0, 6)

0      201801
1      201801
2      201801
3      201801
4      201801
        ...  
360    201812
361    201812
362    201812
363    201812
364    201812
Name: ymd, Length: 365, dtype: object

# slice就是切片语法，可以直接用
df["ymd"].str.replace("-", "").str[0:6]

0      201801
1      201801
2      201801
3      201801
4      201801
        ...  
360    201812
361    201812
362    201812
363    201812
364    201812
Name: ymd, Length: 365, dtype: object

4. 使用正则表达式的处理

# 添加新列
def get_nianyueri(x):
    year,month,day = x["ymd"].split("-")
    return f"{year}年{month}月{day}日"
df["中文日期"] = df.apply(get_nianyueri, axis=1)

df["中文日期"]

0      2018年01月01日
1      2018年01月02日
2      2018年01月03日
3      2018年01月04日
4      2018年01月05日
          ...     
360    2018年12月27日
361    2018年12月28日
362    2018年12月29日
363    2018年12月30日
364    2018年12月31日
Name: 中文日期, Length: 365, dtype: object

问题：怎样将“2018年12月31日”中的年、月、日三个中文字符去除？

# 方法1：链式replace
df["中文日期"].str.replace("年", "").str.replace("月","").str.replace("日", "")

0      20180101
1      20180102
2      20180103
3      20180104
4      20180105
         ...   
360    20181227
361    20181228
362    20181229
363    20181230
364    20181231
Name: 中文日期, Length: 365, dtype: object

Series.str默认就开启了正则表达式模式

# 方法2：正则表达式替换
df["中文日期"].str.replace("[年月日]", "")

0      20180101
1      20180102
2      20180103
3      20180104
4      20180105
         ...   
360    20181227
361    20181228
362    20181229
363    20181230
364    20181231
Name: 中文日期, Length: 365, dtype: object

Series的排序：
Series.sort_values(ascending=True, inplace=False)
参数说明：
* ascending：默认为True升序排序，为False降序排序
* inplace：是否修改原始Series

DataFrame的排序：
DataFrame.sort_values(by, ascending=True, inplace=False)
参数说明：
* by：字符串或者List<字符串>，单列排序或者多列排序
* ascending：bool或者List，升序还是降序，如果是list对应by的多列
* inplace：是否修改原始DataFrame

import pandas as pd

0、读取数据

fpath = "./datas/beijing_tianqi/beijing_tianqi_2018.csv"
df = pd.read_csv(fpath)

# 替换掉温度的后缀℃
df.loc[:, "bWendu"] = df["bWendu"].str.replace("℃", "").astype('int32')
df.loc[:, "yWendu"] = df["yWendu"].str.replace("℃", "").astype('int32')

df.head()

1、Series的排序

df["aqi"].sort_values()

271     21
281     21
249     22
272     22
301     22
      ... 
317    266
71     287
91     287
72     293
86     387
Name: aqi, Length: 365, dtype: int64

df["aqi"].sort_values(ascending=False)

86     387
72     293
91     287
71     287
317    266
      ... 
301     22
272     22
249     22
281     21
271     21
Name: aqi, Length: 365, dtype: int64

df["tianqi"].sort_values()

225     中雨~小雨
230     中雨~小雨
197    中雨~雷阵雨
196    中雨~雷阵雨
112        多云
        ...  
191    雷阵雨~大雨
219     雷阵雨~阴
335      雾~多云
353         霾
348         霾
Name: tianqi, Length: 365, dtype: object

2、DataFrame的排序

2.1 单列排序

df.sort_values(by="aqi")

df.sort_values(by="aqi", ascending=False)

2.2 多列排序

# 按空气质量等级、最高温度排序，默认升序
df.sort_values(by=["aqiLevel", "bWendu"])

# 两个字段都是降序
df.sort_values(by=["aqiLevel", "bWendu"], ascending=False)

# 分别指定升序和降序
df.sort_values(by=["aqiLevel", "bWendu"], ascending=[True, False])

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