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1. Series 与 DataFrame

Series：一维带标签数组，类似于 Excel 中的单列数据

importpandasaspdimportnumpyasnp# 创建 Series 的几种方式s1=pd.Series([10,20,30,40])# 默认整数索引s2=pd.Series([100,200,300],index=['a','b','c'])# 自定义标签索引s3=pd.Series({'北京':2154,'上海':2428,'广州':1867})# 从字典创建

DataFrame：二维表格型数据结构，是数据分析的主要载体

# 创建 DataFramedf=pd.DataFrame({'姓名':['张三','李四','王五','赵六'],'年龄':[25,30,35,28],'城市':['北京','上海','广州','深圳'],'工资':[8000,12000,15000,10000]})# 从文件读取数据（最常用）df_csv=pd.read_csv('data.csv')# 读取 CSV 文件df_excel=pd.read_excel('data.xlsx')# 读取 Excel 文件df_json=pd.read_json('data.json')# 读取 JSON 文件

2. 数据查看与基本信息获取

Pandas 提供了多种快速查看数据的方法。

# 查看数据前几行和后几行df.head(3)# 查看前3行，默认5行df.tail(2)# 查看后2行，默认5行df.sample(3)# 随机查看3行，了解数据分布# 获取数据基本信息print(f"数据形状:{df.shape}")# 输出 (行数, 列数)print(f"数据维度:{df.ndim}")# 维度数（DataFrame为2）# 查看数据类型和内存信息df.info()# 显示各列数据类型、非空值数量和内存使用df.dtypes# 只查看各列数据类型df.memory_usage()# 查看各列内存使用情况# 数值型数据的统计摘要df.describe()# 显示计数、均值、标准差、最小值、四分位数、最大值df.describe(include='all')# 包含所有类型列的统计

3. 数据选择与筛选

选择列数据：

# 选择单列 - 返回 Series年龄列=df['年龄']# 选择多列 - 返回 DataFrame姓名年龄=df[['姓名','年龄']]# 使用点表示法（列名需符合变量命名规则）df.年龄# 等价于 df['年龄']

选择行数据：

# 按标签选择（loc） - 使用索引标签df.loc[0]# 选择索引为0的行df.loc[0:2]# 选择索引0到2的行（包含2）df.loc[[0,2,3]]# 选择索引为0,2,3的行# 按位置选择（iloc） - 使用整数位置df.iloc[0]# 选择第0行（从0开始计数）df.iloc[0:3]# 选择第0到2行（不包含3）df.iloc[[0,2]]# 选择第0和第2行# 布尔索引（条件筛选）df[df['年龄']>30]# 年龄大于30的行df[(df['年龄']>25)&(df['工资']<12000)]# 多条件筛选df[df['城市'].isin(['北京','上海'])]# 城市在北京或上海df[~df['城市'].isin(['广州'])]# 城市不是广州（~表示取反）

4. 数据清洗与预处理

数据清洗用来在数据分析中确保数据质量。

处理缺失值：

# 检测缺失值df.isnull()# 返回布尔DataFrame，显示每个单元格是否为空df.isnull().sum()# 统计每列缺失值数量df.isnull().any()# 检查每列是否有缺失值# 处理缺失值df.dropna()# 删除包含任何缺失值的行df.dropna(axis=1)# 删除包含任何缺失值的列df.dropna(subset=['年龄','工资'])# 只删除指定列有缺失值的行df.fillna(0)# 用0填充所有缺失值df.fillna({'年龄':df['年龄'].mean()})# 年龄列用平均值填充df.fillna(method='ffill')# 用前一个有效值填充（前向填充）df.fillna(method='bfill')# 用后一个有效值填充（后向填充）# 插值填充df.interpolate()# 线性插值填充

处理重复数据：

# 检测重复行df.duplicated()# 标记重复行（除第一次出现外）df.duplicated().sum()# 统计重复行数量# 删除重复行df.drop_duplicates()# 删除完全重复的行df.drop_duplicates(subset=['姓名'])# 基于姓名列删除重复df.drop_duplicates(subset=['姓名'],keep='last')# 保留最后一次出现

数据类型转换：

# 转换数据类型df['年龄']=df['年龄'].astype('int32')# 转换为32位整数df['工资']=df['工资'].astype('float64')# 转换为双精度浮点数df['入职日期']=pd.to_datetime(df['入职日期'])# 转换为日期时间# 重命名列df.rename(columns={'旧列名':'新列名'},inplace=True)# 重命名单个列df.rename(columns={'姓名':'员工姓名','年龄':'员工年龄'},inplace=True)# 重命名多个列df.columns=['列1','列2','列3']# 重命名所有列

5. 数据排序与重置索引

排序和索引操作用来对数据进行组织和整理。

# 按值排序df.sort_values('年龄')# 按年龄升序排序df.sort_values('年龄',ascending=False)# 按年龄降序排序df.sort_values(['城市','年龄'])# 先按城市排序，再按年龄排序df.sort_values(['城市','年龄'],ascending=[True,False])# 城市升序，年龄降序# 按索引排序df.sort_index()# 按索引升序排序df.sort_index(ascending=False)# 按索引降序排序# 重置索引df.reset_index()# 将索引转换为列，新建默认整数索引df.reset_index(drop=True)# 直接重置为整数索引，不保留原索引df.reset_index(drop=True,inplace=True)# 原地修改，不创建新对象

6. 数据分组与聚合分析

分组聚合是数据分析的核心，用于计算分组统计量。

# 基本分组操作按城市分组=df.groupby('城市')# 按城市分组按城市分组.groups# 查看分组结果按城市分组.size()# 查看每组大小# 单列聚合df.groupby('城市')['工资'].mean()# 按城市计算平均工资df.groupby('城市')['工资'].sum()# 按城市计算工资总和df.groupby('城市')['年龄'].max()# 按城市计算最大年龄df.groupby('城市')['年龄'].min()# 按城市计算最小年龄df.groupby('城市')['姓名'].count()# 按城市统计人数# 多列聚合df.groupby('城市').agg({'年龄':['mean','min','max'],'工资':['sum','mean','std']})# 命名聚合结果df.groupby('城市').agg(平均年龄=('年龄','mean'),最高工资=('工资','max'),人数=('姓名','count'))# 多级分组df.groupby(['城市','年龄']).mean()# 按城市和年龄两级分组

7. 数据合并

在实际项目中，数据往往来自多个源，需要合并处理。

纵向合并（添加行）：

# 简单合并（要求列相同）df_all=pd.concat([df1,df2,df3])# 默认纵向合并df_all=pd.concat([df1,df2],ignore_index=True)# 忽略原索引，创建新索引# 处理不同列的情况df_all=pd.concat([df1,df2],sort=False)# 保留所有列，缺失值填充NaN

横向合并（添加列）：

# 简单横向合并（要求行数相同）df_combined=pd.concat([df1,df2],axis=1)