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Pandas 2.2 中文官方教程和指南（五）（3）

2024-05-16 23
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简介： Pandas 2.2 中文官方教程和指南（五）

Pandas 2.2 中文官方教程和指南（五）（2）https://developer.aliyun.com/article/1510584

选择列

SAS 提供了在DATA步骤中选择、删除和重命名列的关键字。

data tips;
    set tips;
    keep sex total_bill tip;
run;
data tips;
    set tips;
    drop sex;
run;
data tips;
    set tips;
    rename total_bill=total_bill_2;
run;

下面以 pandas 表达了相同的操作。

保留特定列
In [1]: tips[["sex", "total_bill", "tip"]]
Out[1]: 
 sex  total_bill   tip
0    Female       14.99  1.01
1      Male        8.34  1.66
2      Male       19.01  3.50
3      Male       21.68  3.31
4    Female       22.59  3.61
..      ...         ...   ...
239    Male       27.03  5.92
240  Female       25.18  2.00
241    Male       20.67  2.00
242    Male       15.82  1.75
243  Female       16.78  3.00
[244 rows x 3 columns]
删除一列
In [2]: tips.drop("sex", axis=1)
Out[2]: 
 total_bill   tip smoker   day    time  size
0         14.99  1.01     No   Sun  Dinner     2
1          8.34  1.66     No   Sun  Dinner     3
2         19.01  3.50     No   Sun  Dinner     3
3         21.68  3.31     No   Sun  Dinner     2
4         22.59  3.61     No   Sun  Dinner     4
..          ...   ...    ...   ...     ...   ...
239       27.03  5.92     No   Sat  Dinner     3
240       25.18  2.00    Yes   Sat  Dinner     2
241       20.67  2.00    Yes   Sat  Dinner     2
242       15.82  1.75     No   Sat  Dinner     2
243       16.78  3.00     No  Thur  Dinner     2
[244 rows x 6 columns]
重命名一列
In [3]: tips.rename(columns={"total_bill": "total_bill_2"})
Out[3]: 
 total_bill_2   tip     sex smoker   day    time  size
0           14.99  1.01  Female     No   Sun  Dinner     2
1            8.34  1.66    Male     No   Sun  Dinner     3
2           19.01  3.50    Male     No   Sun  Dinner     3
3           21.68  3.31    Male     No   Sun  Dinner     2
4           22.59  3.61  Female     No   Sun  Dinner     4
..            ...   ...     ...    ...   ...     ...   ...
239         27.03  5.92    Male     No   Sat  Dinner     3
240         25.18  2.00  Female    Yes   Sat  Dinner     2
241         20.67  2.00    Male    Yes   Sat  Dinner     2
242         15.82  1.75    Male     No   Sat  Dinner     2
243         16.78  3.00  Female     No  Thur  Dinner     2
[244 rows x 7 columns]

按值排序

在 SAS 中，通过PROC SORT来实现排序

proc sort data=tips;
    by sex total_bill;
run;

pandas 有一个DataFrame.sort_values()方法，可以按列排序。

In [1]: tips = tips.sort_values(["sex", "total_bill"])
In [2]: tips
Out[2]: 
 total_bill    tip     sex smoker   day    time  size
67         1.07   1.00  Female    Yes   Sat  Dinner     1
92         3.75   1.00  Female    Yes   Fri  Dinner     2
111        5.25   1.00  Female     No   Sat  Dinner     1
145        6.35   1.50  Female     No  Thur   Lunch     2
135        6.51   1.25  Female     No  Thur   Lunch     2
..          ...    ...     ...    ...   ...     ...   ...
182       43.35   3.50    Male    Yes   Sun  Dinner     3
156       46.17   5.00    Male     No   Sun  Dinner     6
59        46.27   6.73    Male     No   Sat  Dinner     4
212       46.33   9.00    Male     No   Sat  Dinner     4
170       48.81  10.00    Male    Yes   Sat  Dinner     3
[244 rows x 7 columns]

列上的操作

在DATA步骤中，可以对新列或现有列使用任意数学表达式。

data tips;
    set tips;
    total_bill = total_bill - 2;
    new_bill = total_bill / 2;
run;

pandas 通过在DataFrame中指定单独的Series来提供矢量化操作。新列可以以相同的方式分配。DataFrame.drop()方法从DataFrame中删除一列。

In [1]: tips["total_bill"] = tips["total_bill"] - 2
In [2]: tips["new_bill"] = tips["total_bill"] / 2
In [3]: tips
Out[3]: 
 total_bill   tip     sex smoker   day    time  size  new_bill
0         14.99  1.01  Female     No   Sun  Dinner     2     7.495
1          8.34  1.66    Male     No   Sun  Dinner     3     4.170
2         19.01  3.50    Male     No   Sun  Dinner     3     9.505
3         21.68  3.31    Male     No   Sun  Dinner     2    10.840
4         22.59  3.61  Female     No   Sun  Dinner     4    11.295
..          ...   ...     ...    ...   ...     ...   ...       ...
239       27.03  5.92    Male     No   Sat  Dinner     3    13.515
240       25.18  2.00  Female    Yes   Sat  Dinner     2    12.590
241       20.67  2.00    Male    Yes   Sat  Dinner     2    10.335
242       15.82  1.75    Male     No   Sat  Dinner     2     7.910
243       16.78  3.00  Female     No  Thur  Dinner     2     8.390
[244 rows x 8 columns]
In [4]: tips = tips.drop("new_bill", axis=1)

过滤

在 SAS 中，使用if或where语句在一个或多个列上进行过滤。

data tips;
    set tips;
    if total_bill > 10;
run;
data tips;
    set tips;
    where total_bill > 10;
    /* equivalent in this case - where happens before the
 DATA step begins and can also be used in PROC statements */
run;

DataFrames 可以以多种方式进行过滤；其中最直观的是使用布尔索引。

In [1]: tips[tips["total_bill"] > 10]
Out[1]: 
 total_bill   tip     sex smoker   day    time  size
0         14.99  1.01  Female     No   Sun  Dinner     2
2         19.01  3.50    Male     No   Sun  Dinner     3
3         21.68  3.31    Male     No   Sun  Dinner     2
4         22.59  3.61  Female     No   Sun  Dinner     4
5         23.29  4.71    Male     No   Sun  Dinner     4
..          ...   ...     ...    ...   ...     ...   ...
239       27.03  5.92    Male     No   Sat  Dinner     3
240       25.18  2.00  Female    Yes   Sat  Dinner     2
241       20.67  2.00    Male    Yes   Sat  Dinner     2
242       15.82  1.75    Male     No   Sat  Dinner     2
243       16.78  3.00  Female     No  Thur  Dinner     2
[204 rows x 7 columns]

上述语句只是将True/False对象的Series传递给 DataFrame，返回所有具有True的行。

In [2]: is_dinner = tips["time"] == "Dinner"
In [3]: is_dinner
Out[3]: 
0      True
1      True
2      True
3      True
4      True
 ... 
239    True
240    True
241    True
242    True
243    True
Name: time, Length: 244, dtype: bool
In [4]: is_dinner.value_counts()
Out[4]: 
time
True     176
False     68
Name: count, dtype: int64
In [5]: tips[is_dinner]
Out[5]: 
 total_bill   tip     sex smoker   day    time  size
0         14.99  1.01  Female     No   Sun  Dinner     2
1          8.34  1.66    Male     No   Sun  Dinner     3
2         19.01  3.50    Male     No   Sun  Dinner     3
3         21.68  3.31    Male     No   Sun  Dinner     2
4         22.59  3.61  Female     No   Sun  Dinner     4
..          ...   ...     ...    ...   ...     ...   ...
239       27.03  5.92    Male     No   Sat  Dinner     3
240       25.18  2.00  Female    Yes   Sat  Dinner     2
241       20.67  2.00    Male    Yes   Sat  Dinner     2
242       15.82  1.75    Male     No   Sat  Dinner     2
243       16.78  3.00  Female     No  Thur  Dinner     2
[176 rows x 7 columns]

如果/那么逻辑

在 SAS 中，可以使用如果/那么逻辑来创建新列。

data tips;
    set tips;
    format bucket $4.;
    if total_bill < 10 then bucket = 'low';
    else bucket = 'high';
run;

在 pandas 中，可以使用numpy的where方法来实现相同的操作。

In [1]: tips["bucket"] = np.where(tips["total_bill"] < 10, "low", "high")
In [2]: tips
Out[2]: 
 total_bill   tip     sex smoker   day    time  size bucket
0         14.99  1.01  Female     No   Sun  Dinner     2   high
1          8.34  1.66    Male     No   Sun  Dinner     3    low
2         19.01  3.50    Male     No   Sun  Dinner     3   high
3         21.68  3.31    Male     No   Sun  Dinner     2   high
4         22.59  3.61  Female     No   Sun  Dinner     4   high
..          ...   ...     ...    ...   ...     ...   ...    ...
239       27.03  5.92    Male     No   Sat  Dinner     3   high
240       25.18  2.00  Female    Yes   Sat  Dinner     2   high
241       20.67  2.00    Male    Yes   Sat  Dinner     2   high
242       15.82  1.75    Male     No   Sat  Dinner     2   high
243       16.78  3.00  Female     No  Thur  Dinner     2   high
[244 rows x 8 columns]

日期功能

SAS 提供了各种函数来对日期/时间列进行操作。

data tips;
    set tips;
    format date1 date2 date1_plusmonth mmddyy10.;
    date1 = mdy(1, 15, 2013);
    date2 = mdy(2, 15, 2015);
    date1_year = year(date1);
    date2_month = month(date2);
 * shift date to beginning of next interval;
    date1_next = intnx('MONTH', date1, 1);
 * count intervals between dates;
    months_between = intck('MONTH', date1, date2);
run;

下面显示了等效的 pandas 操作。除了这些功能外，pandas 还支持 Base SAS 中不可用的其他时间序列功能（例如重新采样和自定义偏移）-请参阅 timeseries 文档了解更多详情。

In [1]: tips["date1"] = pd.Timestamp("2013-01-15")
In [2]: tips["date2"] = pd.Timestamp("2015-02-15")
In [3]: tips["date1_year"] = tips["date1"].dt.year
In [4]: tips["date2_month"] = tips["date2"].dt.month
In [5]: tips["date1_next"] = tips["date1"] + pd.offsets.MonthBegin()
In [6]: tips["months_between"] = tips["date2"].dt.to_period("M") - tips[
 ...:    "date1"
 ...: ].dt.to_period("M")
 ...: 
In [7]: tips[
 ...:    ["date1", "date2", "date1_year", "date2_month", "date1_next", "months_between"]
 ...: ]
 ...: 
Out[7]: 
 date1      date2  date1_year  date2_month date1_next    months_between
0   2013-01-15 2015-02-15        2013            2 2013-02-01  <25 * MonthEnds>
1   2013-01-15 2015-02-15        2013            2 2013-02-01  <25 * MonthEnds>
2   2013-01-15 2015-02-15        2013            2 2013-02-01  <25 * MonthEnds>
3   2013-01-15 2015-02-15        2013            2 2013-02-01  <25 * MonthEnds>
4   2013-01-15 2015-02-15        2013            2 2013-02-01  <25 * MonthEnds>
..         ...        ...         ...          ...        ...               ...
239 2013-01-15 2015-02-15        2013            2 2013-02-01  <25 * MonthEnds>
240 2013-01-15 2015-02-15        2013            2 2013-02-01  <25 * MonthEnds>
241 2013-01-15 2015-02-15        2013            2 2013-02-01  <25 * MonthEnds>
242 2013-01-15 2015-02-15        2013            2 2013-02-01  <25 * MonthEnds>
243 2013-01-15 2015-02-15        2013            2 2013-02-01  <25 * MonthEnds>
[244 rows x 6 columns]

选择列

SAS 提供了在DATA步骤中选择、删除和重命名列的关键字。

data tips;
    set tips;
    keep sex total_bill tip;
run;
data tips;
    set tips;
    drop sex;
run;
data tips;
    set tips;
    rename total_bill=total_bill_2;
run;

下面以 pandas 表达了相同的操作。

保留特定列
In [1]: tips[["sex", "total_bill", "tip"]]
Out[1]: 
 sex  total_bill   tip
0    Female       14.99  1.01
1      Male        8.34  1.66
2      Male       19.01  3.50
3      Male       21.68  3.31
4    Female       22.59  3.61
..      ...         ...   ...
239    Male       27.03  5.92
240  Female       25.18  2.00
241    Male       20.67  2.00
242    Male       15.82  1.75
243  Female       16.78  3.00
[244 rows x 3 columns]
删除一列
In [2]: tips.drop("sex", axis=1)
Out[2]: 
 total_bill   tip smoker   day    time  size
0         14.99  1.01     No   Sun  Dinner     2
1          8.34  1.66     No   Sun  Dinner     3
2         19.01  3.50     No   Sun  Dinner     3
3         21.68  3.31     No   Sun  Dinner     2
4         22.59  3.61     No   Sun  Dinner     4
..          ...   ...    ...   ...     ...   ...
239       27.03  5.92     No   Sat  Dinner     3
240       25.18  2.00    Yes   Sat  Dinner     2
241       20.67  2.00    Yes   Sat  Dinner     2
242       15.82  1.75     No   Sat  Dinner     2
243       16.78  3.00     No  Thur  Dinner     2
[244 rows x 6 columns]
重命名一列
In [3]: tips.rename(columns={"total_bill": "total_bill_2"})
Out[3]: 
 total_bill_2   tip     sex smoker   day    time  size
0           14.99  1.01  Female     No   Sun  Dinner     2
1            8.34  1.66    Male     No   Sun  Dinner     3
2           19.01  3.50    Male     No   Sun  Dinner     3
3           21.68  3.31    Male     No   Sun  Dinner     2
4           22.59  3.61  Female     No   Sun  Dinner     4
..            ...   ...     ...    ...   ...     ...   ...
239         27.03  5.92    Male     No   Sat  Dinner     3
240         25.18  2.00  Female    Yes   Sat  Dinner     2
241         20.67  2.00    Male    Yes   Sat  Dinner     2
242         15.82  1.75    Male     No   Sat  Dinner     2
243         16.78  3.00  Female     No  Thur  Dinner     2
[244 rows x 7 columns]
保留特定列
In [1]: tips[["sex", "total_bill", "tip"]]
Out[1]: 
 sex  total_bill   tip
0    Female       14.99  1.01
1      Male        8.34  1.66
2      Male       19.01  3.50
3      Male       21.68  3.31
4    Female       22.59  3.61
..      ...         ...   ...
239    Male       27.03  5.92
240  Female       25.18  2.00
241    Male       20.67  2.00
242    Male       15.82  1.75
243  Female       16.78  3.00
[244 rows x 3 columns]
删除一列
In [2]: tips.drop("sex", axis=1)
Out[2]: 
 total_bill   tip smoker   day    time  size
0         14.99  1.01     No   Sun  Dinner     2
1          8.34  1.66     No   Sun  Dinner     3
2         19.01  3.50     No   Sun  Dinner     3
3         21.68  3.31     No   Sun  Dinner     2
4         22.59  3.61     No   Sun  Dinner     4
..          ...   ...    ...   ...     ...   ...
239       27.03  5.92     No   Sat  Dinner     3
240       25.18  2.00    Yes   Sat  Dinner     2
241       20.67  2.00    Yes   Sat  Dinner     2
242       15.82  1.75     No   Sat  Dinner     2
243       16.78  3.00     No  Thur  Dinner     2
[244 rows x 6 columns]
重命名一列
In [3]: tips.rename(columns={"total_bill": "total_bill_2"})
Out[3]: 
 total_bill_2   tip     sex smoker   day    time  size
0           14.99  1.01  Female     No   Sun  Dinner     2
1            8.34  1.66    Male     No   Sun  Dinner     3
2           19.01  3.50    Male     No   Sun  Dinner     3
3           21.68  3.31    Male     No   Sun  Dinner     2
4           22.59  3.61  Female     No   Sun  Dinner     4
..            ...   ...     ...    ...   ...     ...   ...
239         27.03  5.92    Male     No   Sat  Dinner     3
240         25.18  2.00  Female    Yes   Sat  Dinner     2
241         20.67  2.00    Male    Yes   Sat  Dinner     2
242         15.82  1.75    Male     No   Sat  Dinner     2
243         16.78  3.00  Female     No  Thur  Dinner     2
[244 rows x 7 columns]

按值排序

在 SAS 中，通过PROC SORT来实现排序

proc sort data=tips;
    by sex total_bill;
run;

pandas 有一个DataFrame.sort_values()方法，可以按列排序。

In [1]: tips = tips.sort_values(["sex", "total_bill"])
In [2]: tips
Out[2]: 
 total_bill    tip     sex smoker   day    time  size
67         1.07   1.00  Female    Yes   Sat  Dinner     1
92         3.75   1.00  Female    Yes   Fri  Dinner     2
111        5.25   1.00  Female     No   Sat  Dinner     1
145        6.35   1.50  Female     No  Thur   Lunch     2
135        6.51   1.25  Female     No  Thur   Lunch     2
..          ...    ...     ...    ...   ...     ...   ...
182       43.35   3.50    Male    Yes   Sun  Dinner     3
156       46.17   5.00    Male     No   Sun  Dinner     6
59        46.27   6.73    Male     No   Sat  Dinner     4
212       46.33   9.00    Male     No   Sat  Dinner     4
170       48.81  10.00    Male    Yes   Sat  Dinner     3
[244 rows x 7 columns]

字符串处理

查找字符串的长度

SAS 使用 LENGTHN 和 LENGTHC 函数确定字符字符串的长度。LENGTHN 排除尾随空格，LENGTHC 包括尾随空格。

data _null_;
set tips;
put(LENGTHN(time));
put(LENGTHC(time));
run;

你可以使用 Series.str.len() 找到字符串的长度。在 Python 3 中，所有字符串都是 Unicode 字符串。len 包括尾随空格。使用 len 和 rstrip 排除尾随空格。

In [1]: tips["time"].str.len()
Out[1]: 
67     6
92     6
111    6
145    5
135    5
 ..
182    6
156    6
59     6
212    6
170    6
Name: time, Length: 244, dtype: int64
In [2]: tips["time"].str.rstrip().str.len()
Out[2]: 
67     6
92     6
111    6
145    5
135    5
 ..
182    6
156    6
59     6
212    6
170    6
Name: time, Length: 244, dtype: int64

查找子串的位置

SAS 使用 FINDW 函数确定字符串中字符的位置。FINDW 使用第一个参数定义的字符串，并搜索你提供的第二个参数作为子串的第一个位置。

data _null_;
set tips;
put(FINDW(sex,'ale'));
run;

你可以使用 Series.str.find() 方法在字符串列中找到字符的位置。find 搜索子串的第一个位置。如果找到子串，则该方法返回其位置。如果未找到，则返回-1。请记住，Python 的索引是从零开始的。

In [1]: tips["sex"].str.find("ale")
Out[1]: 
67     3
92     3
111    3
145    3
135    3
 ..
182    1
156    1
59     1
212    1
170    1
Name: sex, Length: 244, dtype: int64

根据位置提取子串

SAS 使用 SUBSTR 函数根据位置从字符串中提取子串。

data _null_;
set tips;
put(substr(sex,1,1));
run;

使用 pandas，你可以使用[]符号通过位置来提取字符串中的子串。请记住，Python 的索引是从零开始的。

In [1]: tips["sex"].str[0:1]
Out[1]: 
67     F
92     F
111    F
145    F
135    F
 ..
182    M
156    M
59     M
212    M
170    M
Name: sex, Length: 244, dtype: object

提取第 n 个单词

SAS 的 SCAN 函数从字符串中返回第 n 个单词。第一个参数是要解析的字符串，第二个参数指定要提取的单词。

data firstlast;
input String $60.;
First_Name = scan(string, 1);
Last_Name = scan(string, -1);
datalines2;
John Smith;
Jane Cook;
;;;
run;

在 pandas 中提取单词的最简单方法是通过空格将字符串分割，然后按索引引用单词。请注意，如果需要，还有更强大的方法。

In [1]: firstlast = pd.DataFrame({"String": ["John Smith", "Jane Cook"]})
In [2]: firstlast["First_Name"] = firstlast["String"].str.split(" ", expand=True)[0]
In [3]: firstlast["Last_Name"] = firstlast["String"].str.rsplit(" ", expand=True)[1]
In [4]: firstlast
Out[4]: 
 String First_Name Last_Name
0  John Smith       John     Smith
1   Jane Cook       Jane      Cook

更改大小写

SAS 的 UPCASE、LOWCASE 和 PROPCASE 函数更改参数的大小写。

data firstlast;
input String $60.;
string_up = UPCASE(string);
string_low = LOWCASE(string);
string_prop = PROPCASE(string);
datalines2;
John Smith;
Jane Cook;
;;;
run;

等效的 pandas 方法是Series.str.upper()、Series.str.lower()和Series.str.title()。

In [1]: firstlast = pd.DataFrame({"string": ["John Smith", "Jane Cook"]})
In [2]: firstlast["upper"] = firstlast["string"].str.upper()
In [3]: firstlast["lower"] = firstlast["string"].str.lower()
In [4]: firstlast["title"] = firstlast["string"].str.title()
In [5]: firstlast
Out[5]: 
 string       upper       lower       title
0  John Smith  JOHN SMITH  john smith  John Smith
1   Jane Cook   JANE COOK   jane cook   Jane Cook


Pandas 2.2 中文官方教程和指南（五）（4）https://developer.aliyun.com/article/1510586

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