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从零开始学Python【4】--numpy

2024/1/20 9:02:17发布19次查看
上一期我们介绍了数据分析中常用的numpy模块,从数组的创建、元素的获取、数学+统计函数、随机数的生成、到外部文件的读取。这期我们再来介绍另一个重磅的数据分析常用模块--pandas。该模块更像是r语言中的向量、数据框的处理,接下来我们就一一介绍里面的小知识点。
序列
序列(series)可以理解成是r语言中的向量,python中的列表、元组的高级版本。为什么说是高级版本呢?因为序列与上期介绍的一维数组类似,具有更好的广播效应,既可以与一个标量进行运算,又可以进行元素级函数的计算。如下例子所示:
列表与常数10相加,报错,显示无法将列表与整形值连接,“+”运算在列表中是连接操作。
将上面的列表转换成一个序列后,就可以正常的完成运算,这就是序列的广播能力。同样,列表也不能用于元素级的数学函数,对比如下:
除了上面介绍序列功能,再来说说其他序列常用的场景,如序列的索引、成员关系、排重、排序、计数、抽样、统计运算等。
序列的索引:
由于序列是列表的扩张版,故序列也有一套类似于列表的索引方法,具体如下:
用倒数的方式取元素,序列就显得不是很方便了,我们推荐使用非常棒的iat方法,该方法不管应用于序列还是数据框都非常优秀,主要体现在简介而高速。
然而,实际工作中很少通过位置索引(下标)的方法获取到序列中的某些元素,例如1000个元素构造的序列,查出属于某个范围值总不能一个个去数吧?序列提供了另一种索引的方法--布尔索引。具体用法如下:
我们知道,在r语言中一个向量的元素是否包含于另一个向量,可以使用%in%函数进行判断,同理,python中也有类似的方法。对于一个一维数组,in1d函数实现该功能;对于一个序列,isin方法可实现该功能。
numpy模块中的in1d函数也可以用于序列的成员关系的比较。
如果手中有一离散变量的序列,想查看该序列都有哪些水平,以及各个水平的频次,该如何操作?
没错,只要借助于unique函数(与r语言一样的函数)实现序列的排重,获得不同的水平值;通过使用value_counts函数(对应于r语言的table函数)对各个水平进行计数,并按频次降序呈现。
有的时候需要对某个序列进行升序或降序排序,虽然这样的场景并不多,但排序在数据框中的应用还是非常常用的,先来看看如何对序列进行排序:
抽样也是数据分析中常用的方法,通过从总体中抽取出一定量的样本来推断总体水平;或者通过抽样将数据拆分成两部分,一部分建模,一部分测试。pandas模块提供了sample函数(与r语言的sample函数一致)帮我们完成抽样的任务。
s.sample(n=none, frac=none, replace=false, weights=none, random_state=none, axis=none)
n:指定抽取的样本量;
frac:指定抽取的样本比例;
replace:是否有放回抽样,默认无放回;
weights:指定样本抽中的概率,默认等概论抽样;
random_state:指定抽样的随机种子;
由于总体就是男、女性别两个值,故需要抽出10个样本,必须有放回的抽,而且男女被抽中的概率还不一致,女被抽中的概率是0.8。
统计运算
pandas模块提供了比numpy模块更丰富的统计运算函数,而且还提供了类似于r语言中的summary汇总函数,即describe函数。
其中count是序列中非缺失元素的个数。哦,对了,如何判断一个序列元素是否为缺失呢?可以使用isnull函数,等同于r语言中的is.na函数。
除此,我们再来罗列一些常用的统计函数:
s.min() # 最小值
s.quantile(q=[0,0.25,0.5,0.75,1]) # 分位数函数
s.median() # 中位数
s.mode() # 众数
s.mean() # 平均值
s.mad() # 平均绝对误差
s.max # 最大值
s.sum() # 和
s.std() # 标准差
s.var() # 方差
s.skew() # 偏度
s.kurtosis() # 峰度
s.cumsum() # 和的累计,返回序列
s.cumprod() # 乘积的累积,返回序列
s.product() # 序列元素乘积
s.diff() # 序列差异(微分),返回序列
s.abs() # 绝对值,返回序列
s.pct_change() # 百分比变化 ,返回序列
s.corr(s2) # 相关系数
s.ptp() # 极差 r中的range函数
今天我们的内容就介绍到这边,欢迎大家拍砖。下期我们来聊聊pandas模块的数据框dataframe部分。
end.
作者:刘顺祥(中国统计网特邀认证作者)
往期从零开始学python系列:
从零开始学python【3】--控制流与自定义函数
从零开始学python--数值计算及正则表达式
从零开始学python--数据类型及结构
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