① 缺失值處理
缺失數據
1 缺失值的統計和刪除
1.1 缺失信息的統計
缺失數據可以使用 isna 或 isnull (兩個函數沒有區別)來查看每個單元格是否缺失,通過和 sum 的組合可以計算出每列缺失值的比例。
如果想要查看某一列缺失或者非缺失的行,可以利用 Series 上的 isna 或者 notna 進行布爾索引。例如,查看身高缺失的行:
如果想要同時對幾個列,檢索出全部為缺失或者至少有一個缺失或者沒有缺失的行,可以使用 isna, notna 和any, all 的組合。例如,對身高、體重和轉系情況這 3 列分別進行這三種情況的檢索
1.2 缺失信息的刪除
數據處理中經常需要根據缺失值的大小、比例或其他特徵來進行行樣本或列特徵的刪除,pandas 中提供了dropna 函數來進行操作。
dropna 的主要參數為軸方向 axis (默認為 0,即刪除行)、刪除方式 how 、刪除的非缺失值個數閾值 thresh(非缺失值沒有達到這個數量的相應維度會被刪除)、備選的刪除子集 subset ,其中 how 主要有 any 和 all兩種參數可以選擇。
2 缺失值的填充和插值
2.1 利用 fillna 進行填充
在 fillna 中有三個參數是常用的:value, method, limit 。其中,value 為填充值,可以是標量,也可以是索引到元素的字典映射;method 為填充方法,有用前面的元素填充 ffill 和用後面的元素填充 bfill 兩種類型,limit 參數表示連續缺失值的最大填充次數。
2.2 插值函數
在關於 interpolate 函數的 文檔 描述中,列舉了許多插值法,包括了大量 Scipy 中的方法。由於很多插值方法涉及到比較復雜的數學知識,因此這里只討論比較常用且簡單的三類情況,即線性插值、最近鄰插值和索引插值。
對於 interpolate 而言,除了插值方法(默認為 linear 線性插值)之外,有與 fillna 類似的兩個常用參數,一個是控制方向的 limit_direction ,另一個是控制最大連續缺失值插值個數的 limit 。其中,限制插值的方向默認為 forward ,這與 fillna 的 method 中的 ffill 是類似的,若想要後向限制插值或者雙向限制插值可以指定為 backward 或 both
關於 polynomial 和 spline 插值的注意事項
在 interpolate 中 如 果 選 用 polynomial 的 插 值 方 法, 它 內 部 調 用 的 是scipy.interpolate.interp1d(*,*,kind=order) , 這 個 函 數 內 部 調 用 的 是 make_interp_spline方法,因此其實是樣條插值而不是類似於 numpy 中的 polyfit 多項式擬合插值;而當選用 spline方法時,pandas 調用的是 scipy.interpolate.UnivariateSpline 而不是普通的樣條插值。這一部分的文檔描述比較混亂,而且這種參數的設計也是不合理的,當使用這兩類插值方法時,用戶一定要小心謹慎地根據自己的實際需求選取恰當的插值方法。
3 Nullable 類型
3.1 缺失記號及其缺陷
在 python 中的缺失值用 None 表示,該元素除了等於自己本身之外,與其他任何元素不相等:
在 numpy 中利用 np.nan 來表示缺失值,該元素除了不和其他任何元素相等之外,和自身的比較結果也返回False
值得注意的是,雖然在對缺失序列或表格的元素進行比較操作的時候,np.nan 的對應位置會返回 False ,但是在使用 equals 函數進行兩張表或兩個序列的相同性檢驗時,會自動跳過兩側表都是缺失值的位置,直接返回 True :
在時間序列的對象中,pandas 利用 pd.NaT 來指代缺失值,它的作用和 np.nan 是一致的
那麼為什麼要引入 pd.NaT 來表示時間對象中的缺失呢?仍然以 np.nan 的形式存放會有什麼問題?在 pandas中可以看到 object 類型的對象,而 object 是一種混雜對象類型,如果出現了多個類型的元素同時存儲在 Series中,它的類型就會變成 object
NaT 問題的根源來自於 np.nan 的本身是一種浮點類型,而如果浮點和時間類型混合存儲,如果不設計新的內置缺失類型來處理,就會變成含糊不清的 object 類型,這顯然是不希望看到的。
同時,由於 np.nan 的浮點性質,如果在一個整數的 Series 中出現缺失,那麼其類型會轉變為 float64 ;而如果在一個布爾類型的序列中出現缺失,那麼其類型就會轉為 object 而不是 bool
因此,在進入 1.0.0 版本後,pandas 嘗試設計了一種新的缺失類型 pd.NA 以及三種 Nullable 序列類型來應對這些缺陷,它們分別是 Int, boolean 和 string 。
3.2 Nullable 類型的性質
從字面意義上看 Nullable 就是可空的,言下之意就是序列類型不受缺失值的影響。例如,在上述三個 Nullable類型中存儲缺失值,都會轉為 pandas 內置的 pd.NA
在 Int 的序列中,返回的結果會盡可能地成為 Nullable 的類型
對於 boolean 類型的序列而言,其和 bool 序列的行為主要有兩點區別:
第一點是帶有缺失的布爾列表無法進行索引器中的選擇,而 boolean 會把缺失值看作 False
第二點是在進行邏輯運算時,bool 類型在缺失處返回的永遠是 False ,而 boolean 會根據邏輯運算是否能確定唯一結果來返回相應的值。那什麼叫能否確定唯一結果呢?舉個簡單例子:True | pd.NA 中無論缺失值為什麼值,必然返回 True ;False | pd.NA 中的結果會根據缺失值取值的不同而變化,此時返回 pd.NA ;False& pd.NA 中無論缺失值為什麼值,必然返回 False 。
3.3 缺失數據的計算和分組
當調用函數 sum, prob 使用加法和乘法的時候,缺失數據等價於被分別視作 0 和 1,即不改變原來的計算結果
當使用累計函數時,會自動跳過缺失值所處的位置:
當進行單個標量運算的時候,除了 np.nan ** 0 和 1 ** np.nan 這兩種情況為確定的值之外,所有運算結果全為缺失(pd.NA 的行為與此一致),並且 np.nan 在比較操作時一定返回 False ,而 pd.NA 返回 pd.NA
另外需要注意的是,diff, pct_change 這兩個函數雖然功能相似,但是對於缺失的處理不同,前者凡是參與缺失計算的部分全部設為了缺失值,而後者缺失值位置會被設為 0% 的變化率
對於一些函數而言,缺失可以作為一個類別處理,例如在 groupby, get_mmies 中可以設置相應的參數來進行增加缺失類別:
4 練習
4.1 Ex1:缺失值與類別的相關性檢驗
.4.2 Ex2:用回歸模型解決分類問題
② 怎麼用python計算股票
作為一個python新手,在學習中遇到很多問題,要善於運用各種方法。今天,在學習中,碰到了如何通過收盤價計算股票的漲跌幅。
第一種:
讀取數據並建立函數:
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
from scipy.interpolate import spline
from pylab import *
import pandas as pd
from pandas import Series
a=pd.read_csv('d:///1.csv',sep=',')#文件位置
t=a['close']
def f(t):
s=[]
for i in range(1,len(t)):
if i==1:
continue
else:
s.append((t[i]-t[i-1])/t[i]*100)
print s
plot(s)
plt.show()
f(t)
第二種:
利用pandas裡面的方法:
import pandas as pd
a=pd.read_csv('d:///1.csv')
rets = a['close'].pct_change() * 100
print rets
第三種:
close=a['close']
rets=close/close.shift(1)-1
print rets
總結:python是一種非常好的編程語言,一般而言,我們可以運用構建相關函數來實現自己的思想,但是,眾所周知,python中裡面的有很多科學計算包,裡面有很多方法可以快速解決計算的需要,如上面提到的pandas中的pct_change()。因此在平時的使用中應當學會尋找更好的方法,提高運算速度。
③ python中時間序列數據的一些處理方式
datetime.timedelta對象代表兩個時間之間的時間差,兩個date或datetime對象相減就可以返回一個timedelta對象。
利用以下數據進行說明:
如果我們發現時間相關內容的變數為int,float,str等類型,不方便後面的分析,就需要使用該函數轉化為常用的時間變數格式:pandas.to_datetime
轉換得到的時間單位如下:
如果時間序列格式不統一,pd.to_datetime()的處理方式:
當然,正確的轉換是這樣的:
第一步:to_datetime()
第二步:astype(datetime64[D]),astype(datetime64[M])
本例中:
order_dt_diff必須是Timedelta(Ɔ days 00:00:00')格式,可能是序列使用了diff()
或者pct_change()。
前者往往要通過'/np.timedelta'去掉單位days。後者其實沒有單位。
假如我們要統計某共享單車一天內不同時間點的用戶使用數據,例如
還有其他維度的提取,年、月、日、周,參見:
Datetime properties
注意 :.dt的對象必須為pandas.Series,而不可以是Series中的單個元素