Python数据分析库介绍及引入惯例

简介: Python数据分析库介绍及引入惯例
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python的缺点

Python有一个叫做全局解释器锁(Global Interpreter Lock,GIL)的组件,这是一种防止解释器同时执行多条Python字节码指令的机制。这并不是说Python不能执行真正的多线程并行代码。例如,Python的C插件使用原生的C或C++的多线程,可以并行运行而不被GIL影响,只要它们不频繁地与Python对象交互。

重要的python库

NumPy

NumPy(Numerical Python的简称)是Python科学计算的基础包。

  • 快速高效的多维数组对象ndarray。
  • 作为在算法和库之间传递数据的容器。对于数值型数据,NumPy数组在存储和处理数据时要比内置的Python数据结构高效得多。此外,由低级语言(比如C和Fortran)编写的库可以直接操作NumPy数组中的数据,无需进行任何数据复制工作。

因此,许多Python的数值计算工具使用NumPy数组作为主要的数据结构。

pandas

pandas提供了快速便捷处理结构化数据的大量数据结构和函数。用得最多的pandas对象

  • DataFrame,它是一个面向列(column-oriented)的二维表结构
  • Series,一个一维的标签化数组对象。

pandas兼具NumPy高性能的数组计算功能以及电子表格和关系型数据库(如SQL)灵活的数据处理功能。它提供了复杂精细的索引功能,能更加便捷地完成重塑、切片和切块、聚合以及选取数据子集等操作。

matplotlib

matplotlib是最流行的用于绘制图表和其它二维数据可视化的Python库。

SciPy

SciPy是一组专门解决科学计算中各种标准问题域的包的集合,主要包括下面这些包:

  • scipy.integrate:数值积分例程和微分方程求解器。
  • scipy.linalg:扩展了由numpy.linalg提供的线性代数例程和矩阵分解功能。
  • scipy.optimize:函数优化器(最小化器)以及根查找算法。
  • scipy.signal:信号处理工具。
  • scipy.sparse:稀疏矩阵和稀疏线性系统求解器。
  • scipy.special:SPECFUN(这是一个实现了许多常用数学函数(如伽玛函数)的Fortran库)的包装器。
  • scipy.stats:标准连续和离散概率分布(如密度函数、采样器、连续分布函数等)、各种统计检验方法,以及更好的描述统计法。

scikit-learn

2010年诞生以来,scikit-learn成为了Python的通用机器学习工具包。

子模块包括:

  • 分类:SVM、近邻、随机森林、逻辑回归等等。
  • 回归:Lasso、岭回归等等。
  • 聚类:k-均值、谱聚类等等。
  • 降维:PCA、特征选择、矩阵分解等等。
  • 选型:网格搜索、交叉验证、度量。
  • 预处理:特征提取、标准化。

statsmodels

一个统计分析包,包含经典统计学和经济计量学的算法。

  • 回归模型:线性回归,广义线性模型,健壮线性模型,线性混合效应模型等等。
  • 方差分析(ANOVA)。
  • 时间序列分析:AR,ARMA,ARIMA,VAR和其它模型。
  • 非参数方法: 核密度估计,核回归。
  • 统计模型结果可视化。

statsmodels更关注与统计推断,提供不确定估计和参数p-值。相反的,scikit-learn注重预测。

注意:当使用conda和pip二者安装包时,千万不要用pip升级conda的包,这样会导致环境发生问题。当使用Anaconda或Miniconda时,最好首先使用conda进行升级。

常见的引入惯例

最佳引入方式如下:

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
import pandas as pd
import seaborn as sns
import statsmodels as sm
不建议直接引入类似NumPy这种大型库的全部内容(from numpy import *)。
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