小编写这篇文章的一个主要目的,主要是来给大家去做一个介绍。介绍的内容主要是关于建模知识的一些相关介绍,包括其Pandas的一些相关学习,就具体的操作内容,下面就给大家详细解答下。
Numpy学习
1 Numpy介绍与应用
1-1Numpy是什么
NumPy是一个运行速度非常快的数学库,一个开源的的python科学计算库,主要用于数组、矩阵计算,包含:
一个强大的N维数组对象ndarray广播功能函数整合C/C++/Fortran代码的工具线性代数、傅里叶变换、随机数生成等功能1-2为什么选择Numpy
对于同样的数值计算任务,使用Numpy比直接编写原生python代码的优点有:
代码更简洁:
Numpy直接以数组、矩阵为粒度计算并且支撑大量的数学函数,而Python需要用for循环从底层实现
性能更高效:
Numpy的数组存储效率和输入输出计算性能,比Python使用List或者嵌套List好很多
注意:Numpy的数据存储和Python原生的List是不一样的
加上Numpy的大部分代码都是C语言实现的,这是Numpy比纯Python代码高效的原因
相关学习、代码如下:须提前安装好Numpy、pandas和matplotlib
Numpy终端安装命令:pip install numpy
Pandas终端安装命令:pip install pandas
Matplotlib终端安装过命令:pip install matplotlib
#Software:PyCharm #Numpy是Python各种数据科学类库的基础库 #比如:Pandas,Scipy,Scikit_Learn等 #Numpy应用: ''' NumPy通常与SciPy(Scientific Python)和Matplotlib(绘图库)一起使用,这种组合广泛用于替代MatLab,是一个强大的科学计算环境,有助于我们通过Python学习数据科学或者机器学习。 SciPy是一个开源的Python算法库和数学工具包。 SciPy包含的模块有最优化、线性代数、积分、插值、特殊函数、快速傅里叶变换、信号处理和图像处理、常微分方程求解和其他科学与工程中常用的计算。 Matplotlib是Python编程语言及其数值数学扩展包NumPy的可视化操作界面。它为利用通用的图形用户界面工具包,如Tkinter,wxPython,Qt或GTK+向应用程序嵌入式绘图提供了应用程序接口(API)。 ''' #安装NumPy最简单的方法就是使用pip工具: #pip3 install--user numpy scipy matplotlib #--user选项可以设置只安装在当前的用户下,而不是写入到系统目录。 #默认情况使用国外线路,国外太慢,我们使用清华的镜像就可以: #pip install numpy scipy matplotlib-i.csv https://pypi.tuna.tsinghua.edu.cn/simple #这种pip安装是一种最简单、最轻量级的方法,当然,这里的前提是有Python包管理器 #如若不行,可以安装Anaconda【目前应用较广泛】,这是一个开源的Python发行版 #安装Anaconda地址:https://www.anaconda.com/ #安装验证 #测试是否安装成功 from numpy import*#导入numpy库 print(eye(4))#生成对角矩阵 #查看版本: import numpy as np print(np.__version__) #实现2个数组的加法: #1-原生Python实现 def Py_sum(n): a=[i**2 for i in range(n)] b=[i**3 for i in range(n)] #创建一个空列表,便于后续存储 ab_sum=[] for i in range(n): #将a、b中对应的元素相加 ab_sum.append(a<i>+b<i>) return ab_sum #调用实现函数 print(Py_sum(10)) #2-Numpy实现: def np_sum(n): c=np.arange(n)**2 d=np.arange(n)**3 return c+d print(np_sum(10)) #易看出使用Numpy代码简洁且运行效率快 #测试1000,10W,以及100W的运行时间 #做绘图对比: import pandas as pd #输入数据 py_times=[1.72*1000,202*1000,1.92*1000] np_times=[18.8,14.9*1000,17.8*10000] #创建Pandas的DataFrame类型数据 ch_lxw=pd.DataFrame({ 'py_times':py_times, 'np_times':np_times#可加逗号 }) print(ch_lxw) import matplotlib.pyplot as plt #线性图 print(ch_lxw.plot()) #柱状图 print(ch_lxw.plot.bar()) #简易箱线图 print(ch_lxw.boxplot) plt.show()
线性图运行效果如下:
柱状图运行效果如下:
2 NumPy Ndarray对象
NumPy最重要的一个特点是其N维数组对象ndarray,它是一系列同类型数据的集合,以0下标为开始进行集合中元素的索引。
ndarray对象是用于存放同类型元素的多维数组,其中的每个元素在内存中都有相同存储大小的区域。ndarray对象采用了数组的索引机制,将数组中的每个元素映射到内存块上,并且按照一定的布局对内存块进行排序(行或列)
ndarray内部由以下内容组成:
一个指向数据(内存或内存映射文件中的一块数据)的指针;
数据类型或dtype,描述在数组中的固定大小值的格子;
一个表示数组形状(shape)的元组,表示各维度大小的元组;
一个跨度元组(stride),其中的整数指的是为了前进到当前维度下一个元素需要"跨过"的字节数。
相关学习、代码如下:
''' 创建一个ndarray只需调用NumPy的array函数即可: numpy.array(object,dtype=None,copy=True,order=None,subok=False,ndmin=0) 参数说明: 名称描述 object表示数组或嵌套的数列 dtype表示数组元素的数据类型,可选 copy表示对象是否需要复制,可选 order创建数组的样式,C为行方向,F为列方向,A为任意方向(默认) subok默认返回一个与基类类型一致的数组 ndmin指定生成数组的最小维度 ''' #ndarray对象由计算机内存的连续一维部分组成,并结合索引模式,将每个元素映射到内存块中的一个位置。 #内存块以行顺序(C样式)或列顺序(FORTRAN或MatLab风格,即前述的F样式)来保存元素 #学好Numpy,便于后期对Pandas的数据处理 #1:一维 import numpy as np lxw=np.array([5,2,0]) print(lxw) print() #2:多于一个维度 import numpy as np lxw2=np.array([[1,5,9],[5,2,0]]) print(lxw2) print() #3:最小维度 import numpy as np lxw3=np.array([5,2,0,1,3,1,4],ndmin=2)#ndmin:指定生成数组的最小维度 print(lxw3) print() #4:dtype参数 import numpy as np lxw4=np.array([3,3,4,4],dtype=complex)#dtype:数组元素的数据类型[complex复数】 print(lxw4)
3 Numpy数据类型
numpy支持的数据类型比Python内置的类型要多很多,基本上可以和C语言的数据类型对应上,其中部分类型对应为Python内置的类型.
常用NumPy基本类型:
名称描述
bool_:【布尔型数据类型(True或者False)】
int_:【默认的整数类型(类似于C语言中的long,int32或int64)】
intc:【与C的int类型一样,一般是int32或int 64】
intp:【用于索引的整数类型(类似于C的ssize_t,一般情况下仍然是int32或int64)】
int8:【字节(-128 to 127)】
int16:【整数(-32768 to 32767)】
int32:【整数(-2147483648 to 2147483647)】
int64:【整数(-9223372036854775808 to 9223372036854775807)】
uint8:【无符号整数(0 to 255)】
uint16:【无符号整数(0 to 65535)】
uint32:【无符号整数(0 to 4294967295)】
uint64:【无符号整数(0 to 18446744073709551615)】
float_ float64:【类型的简写】
float16:【半精度浮点数,包括:1个符号位,5个指数位,10个尾数位】
float32:【单精度浮点数,包括:1个符号位,8个指数位,23个尾数位】
float64:【双精度浮点数,包括:1个符号位,11个指数位,52个尾数位】
complex_ complex128:【类型的简写,即128位复数】
complex64:【复数,表示双32位浮点数(实数部分和虚数部分)】
complex128:【复数,表示双64位浮点数(实数部分和虚数部分)】
相关学习、代码如下:
''' #numpy的数值类型实际上是dtype对象的实例,并对应唯一的字符,包括np.bool_,np.int32,np.float32,等等。 ''' #Numpy类型对象: ''' dtype对象是使用以下语法构造的: numpy.dtype(object,align,copy) object-要转换为的数据类型对象 align-如果为true,填充字段使其类似C的结构体。 copy-复制dtype对象,如果为false,则是对内置数据类型对象的引用 ''' #1:使用标量类型 import numpy as np lxw=np.dtype(np.int32) print(lxw) print() #2:int8,int16,int32,int64四种数据类型可以使用字符串'i1','i2','i4','i8'代替 import numpy as np lxw2=np.dtype('i8')#int64 print(lxw2) print() #3:字节顺序标注 import numpy as np lxw3=np.dtype('<i4')#int32 print(lxw3) print() #4:首先创建结构化数据类型 import numpy as np lxw4=np.dtype([('age',np.int8)])#i1 print(lxw4) print() #5:将数据类型应用于ndarray对象 import numpy as np lxw5=np.dtype([('age',np.int32)]) a=np.array([(10,),(20,),(30,)],dtype=lxw5) print(a) print() #6:类型字段名可以用于存取实际的age列 import numpy as np lxw6=np.dtype([('age',np.int64)]) a=np.array([(10,),(20,),(30,)],dtype=lxw6) print(a['age']) print() #7:定义一个结构化数据类型student,包含字符串字段name,整数字段age,及浮点字段marks,并将这个dtype应用到ndarray对象 import numpy as np student=np.dtype([('name','S20'),('age','i2'),('marks','f4')]) print(student)#运行结果:[('name','S20'),('age','<i2'),('marks','<f4')] print() #8: import numpy as np student2=np.dtype([('name','S20'),('age','i1'),('marks','f4')]) lxw=np.array([('lxw',21,52),('cw',22,58)],dtype=student2) print(lxw)#运行结果:[(b'lxw',21,52.)(b'cw',22,58.)] #每个内建类型都有一个唯一定义它的字符代码,如下: ''' 字符对应类型 b布尔型 i.csv(有符号)整型 u无符号整型integer f浮点型 c复数浮点型 m timedelta(时间间隔) M datetime(日期时间) O(Python)对象 S,a(byte-)字符串 U Unicode V原始数据(void) '''
4 Numpy数组属性
在NumPy中,每一个线性的数组称为是一个轴(axis),也就是维度(dimensions)。
比如说,二维数组相当于是两个一维数组,其中第一个一维数组中每个元素又是一个一维数组。
相关代码学习、如下:
#NumPy的数组中比较重要ndarray对象属性有: ''' 属性说明 ndarray.ndim秩,即轴的数量或维度的数量 ndarray.shape数组的维度,对于矩阵,n行m列 ndarray.size数组元素的总个数,相当于.shape中n*m的值 ndarray.dtype ndarray对象的元素类型 ndarray.itemsize ndarray对象中每个元素的大小,以字节为单位 ndarray.flags ndarray对象的内存信息 ndarray.real ndarray元素的实部 ndarray.imag ndarray元素的虚部 ndarray.data包含实际数组元素的缓冲区,由于一般通过数组的索引获取元素,所以通常不需要使用这个属性。 ''' #ndarray.ndim #ndarray.ndim用于返回数组的维数,等于秩。 import numpy as np lxw=np.arange(36) print(lxw.ndim)#a现只有一个维度 #现调整其大小 a=lxw.reshape(2,6,3)#现在拥有三个维度 print(a.ndim) print() #ndarray.shape #ndarray.shape表示数组的维度,返回一个元组,这个元组的长度就是维度的数目,即ndim属性(秩)。比如,一个二维数组,其维度表示"行数"和"列数"。 #ndarray.shape也可以用于调整数组大小。 import numpy as np lxw2=np.array([[169,175,165],[52,55,50]]) print(lxw2.shape)#shape:数组的维度 print() #调整数组大小: import numpy as np lxw3=np.array([[123,234,345],[456,567,789]]) lxw3.shape=(3,2) print(lxw3) print() #NumPy也提供了reshape函数来调整数组大小: import numpy as np lxw4=np.array([[23,543,65],[32,54,76]]) c=lxw4.reshape(2,3)#reshape:调整数组大小 print(c) print() #ndarray.itemsize #ndarray.itemsize以字节的形式返回数组中每一个元素的大小。 #例如,一个元素类型为float64的数组itemsize属性值为8(float64占用64个bits, #每个字节长度为8,所以64/8,占用8个字节),又如,一个元素类型为complex32的数组item属性为4(32/8) import numpy as np #数组的dtype为int8(一个字节) x=np.array([1,2,3,4,5],dtype=np.int8) print(x.itemsize) #数组的dtypy现在为float64(八个字节) y=np.array([1,2,3,4,5],dtype=np.float64) print(y.itemsize)#itemsize:占用字节个数 #拓展: #整体转化为整数型 print(np.array([3.5,6.6,8.9],dtype=int)) #设置copy参数,默认为True a=np.array([2,5,6,8,9]) b=np.array(a)#复制a print(b)#控制台打印b print(f'a:{id(a)},b:{id(b)}')#可打印出a和b的内存地址 print('='*20) #类似于列表的引用赋值 b=a print(f'a:{id(a)},b:{id(b)}') #创建一个矩阵 lxw5=np.mat([1,2,3,4,5]) print(type(lxw5))#矩阵类型:<class'numpy.matrix'> #复制出副本,并保持原类型 yy=np.array(lxw5,subok=True) print(type(yy)) #只复制副本,不管其类型 by=np.array(lxw5,subok=False)#False:使用数组的数据类型 print(type(by)) print(id(yy),id(by)) print('='*20) #使用数组的copy()方法: c=np.array([2,5,6,2]) cp=c.copy() print(id(c),id(cp)) print() #ndarray.flags ''' ndarray.flags返回ndarray对象的内存信息,包含以下属性: 属性描述 C_CONTIGUOUS(C)数据是在一个单一的C风格的连续段中 F_CONTIGUOUS(F)数据是在一个单一的Fortran风格的连续段中 OWNDATA(O)数组拥有它所使用的内存或从另一个对象中借用它 WRITEABLE(W)数据区域可以被写入,将该值设置为False,则数据为只读 ALIGNED(A)数据和所有元素都适当地对齐到硬件上 UPDATEIFCOPY(U)这个数组是其它数组的一个副本,当这个数组被释放时,原数组的内容将被更新 ''' import numpy as np lxw4=np.array([1,3,5,6,7]) print(lxw4.flags)#flags:其内存信息
Pandas学习
当然,做这些的前提是首先把文件准备好
文件准备:
文件太长,故只截取了部分,当然,此文件可自行弄类似的也可以!
1 pandas新增数据列
在进行数据分析时,经常需要按照一定条件创造新的数据列,然后再进一步分析
直接赋值
df.apply()方法 df.assign()方法 按条件进行分组分别赋值 #1: import pandas as pd #读取数据 lxw=pd.read_csv('sites.csv') #print(lxw.head()) df=pd.DataFrame(lxw) #print(df) df['lrl']=df['lrl'].map(lambda x:x.rstrip('%')) #print(df) df.loc[:,'jf']=df['yye']-df['sku_cost_prc'] #返回的是Series #print(df.head()) #2: def get_cha(n): if n['yye']>5: return'高价' elif n['yye']<2: return'低价' else: return'正常价' df.loc[:,'yye_type']=df.apply(get_cha,axis=1) #print(df.head()) print(df['yye_type'].value_counts()) #3: #可同时添加多个新列 print(df.assign( yye_bh=lambda x:x['yye']*2-3, sl_zj=lambda x:x['sku_cnt']*6 ).head(10)) #4: #按条件先选择数据,然后对这部分数据赋值新列 #先创建空列 df['zyye_type']='' df.loc[df['yye']-df['sku_cnt']>8,'zyye_type']='高' df.loc[df['yye']-df['sku_cnt']<=8,'zyye_type']='低' print(df.head())
下面分别是每个小问对应运行效果:
2 Pandas数据统计函数
#Pandas数据统计函数 ''' 1-汇总类统计 2-唯一去重和按值计数 3-相关系数和协方差 ''' import pandas as pd lxw=pd.read_csv('nba.csv') #print(lxw.head(3)) #1: #一下子提取所有数字列统计结果 print(lxw.describe()) #查看单个Series的数据 print(lxw['Age'].mean()) #年龄最大 print(lxw['Age'].max()) #体重最轻 print(lxw['Weight'].min()) #2: #2-1唯一性去重【一般不用于数值项,而是枚举、分类项】 print(lxw['Height'].unique()) print(lxw['Team'].unique()) #2-2按值计算 print(lxw['Age'].value_counts()) print(lxw['Team'].value_counts()) #3: #应用:股票涨跌、产品销量波动等等 '''
对于两个变量X、Y: 1-协方差:衡量同向程度程度,如果协方差为正,说明X、Y同向变化,协方差越大说明同向程度越高; 如果协方差为负,说明X、Y反向运动,协方差越小说明方向程度越高。 2-相关系数:衡量相似度程度,当他们的相关系数为1时,说明两个变量变化时的正向相似度最大, 当相关系数为-1,说明两个变化时的反向相似度最大。 ''' #协方差矩阵: print(lxw.cov()) #相关系数矩阵: print(lxw.corr()) #多带带查看年龄和体重的相关系数 print(lxw['Age'].corr(lxw['Weight'])) #Age和Salary的相关系数 print(lxw['Age'].corr(lxw['Salary'])) #注意看括号内的相减 print(lxw['Age'].corr(lxw['Salary']-lxw['Weight']))
3 Pandas对缺失值的处理
特殊Excel的读取、清洗、处理: #Pandas对缺失值的处理 ''' 函数用法: 1-isnull和notnull:检测是否有控制,可用于dataframe和series 2-dropna:丢弃、删除缺失值 2-1 axis:删除行还是列,{0 or'index',1 or'columns'},default() 2-2 how:如果等于any,则任何值都为空,都删除;如果等于all所有值都为空,才删除 2-3 inplace:如果为True,则修改当前dataframe,否则返回新的dataframe 2-4 value:用于填充的值,可以是单个值,或者字典(key是列名,value是值) 2-5 method:等于ffill使用前一个不为空的值填充forword fill;等于bfill使用后一个不为空的值填充backword fill 2-6 axis:按行还是按列填充,{0 or"index",1 or"columns"} 2-7 inplace:如果为True则修改当前dataframe,否则返回新的dataframe ''' #特殊Excel的读取、清洗、处理 import pandas as pd #1:读取excel时,忽略前几个空行 stu=pd.read_excel("Score表.xlsx",skiprows=14)#skiprows:控制在几行以下 print(stu) #2:检测空值 print(stu.isnull()) print(stu['成绩'].isnull()) print(stu['成绩'].notnull()) #筛选没有空成绩的所有行 print(stu.loc[stu['成绩'].notnull(),:]) #3:删除全是空值的列: #axis:删除行还是列,{0 or'index',1 or'columns'},default() #how:如果等于any,则任何值都为空,都删除;如果等于all所有值都为空,才删除 #inplace:如果为True则修改当前dataframe,否则返回新的dataframe stu.dropna(axis="columns",how="all",inplace=True) print(stu) #4:删除全是空值的行: stu.dropna(axis="index",how="all",inplace=True) print(stu) #5:将成绩列为空的填充为0分: stu.fillna({"成绩":0}) print(stu) #同上: stu.loc[:,'成绩']=stu['成绩'].fillna(0) print(stu) #6:将姓名的缺失值填充【使用前面的有效值填充,用ffill:forward fill】 stu.loc[:,'姓名']=stu['姓名'].fillna(method='ffill') print(stu) #7:将清洗好的Excel保存: stu.to_excel("Score成绩_clean.xlsx",index=False)
总结
综上所述,这篇文章就给大家介绍到这里了,希望可以给各位读者带来帮助。
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摘要:在本节中,我们将看到一些最流行和最常用的库,用于机器学习和深度学习是用于数据挖掘,分析和机器学习的最流行的库。愿码提示网址是一个基于的框架,用于使用多个或进行有效的机器学习和深度学习。 showImg(https://segmentfault.com/img/remote/1460000018961827?w=999&h=562); 来源 | 愿码(ChainDesk.CN)内容编辑...
摘要:数据分析的发展方向一般有商业方向,行业分析业务方向,和机器学习数据挖掘方向。机器学习的书籍推荐统计学习方法,机器学习,机器学习实战三本书。 作者:xiaoyu 微信公众号:Python数据科学 知乎:python数据分析师 上一篇主要分享了博主亲身转行数据分析的经历: 【从零学起到成功转行数据分析,我是怎么做的?】 本篇继上一篇将分享转行数据分析的一些经验和学习方法,看完这篇你将会解...
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