一文带你斩杀Python之Numpy☀️Pandas全部操作【全网最详细】❗❗❗
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一文带你斩杀Python之Numpy☀️Pandas全部操作【全网最详细】❗❗❗
目录
Numpy简介
Numpy专门针对ndarray的操作和运算进行了设计，所以数组的存储效率和输入输出性能远优于Python中的嵌套列表，数组越大，Numpy的优势就越明显。Numpy系统是Python的一种开源的数值计算扩展。这种工具可用来存储和处理大型矩阵，比Python自身的嵌套列表（nested list structure)结构要高效的多（该结构也可以用来表示矩阵（matrix））。据说NumPy将Python相当于变成一种免费的更强大的MATLAB系统。
ndarray中的所有元素的类型都是相同的，而Python列表中的元素类型是任意的，所以ndarray在存储元素时内存可以连续，而python原生lis就t只能通过寻址方式找到下一个元素，这虽然也导致了在通用性能方面Numpy的ndarray不及Python原生list，但在科学计算中，Numpy的ndarray就可以省掉很多循环语句，代码使用方面比Python原生list简单的多。
总的来说，在科学计算和大数据的处理上面，numpy的优势远远超过了原生态的Python内置方法，正所谓“工欲善其事必先利其器”，任何一门工程学科的发现和精进，都离不开各种软件的升级和迭代。
Numpy操作集合
1、不同维度数据的表示
1.1 一维数据的表示
在Python中，最为常见的数据类型就是列表，列表是一维的数据，同时也是我们处理数据的常见集装箱。
在anaconda里面的jupyter notebook里面，我们直接使用pip安装这一个库，一般的anaconda会自带numpy这一个第三方库。
在使用numpy的时候，首先要引入这一个第三方库，使用：import numpy as np即可，便于为我们后面的方法属性调用。
在构造最为基本的numpy数据时，我们使用numpy的array（）方法，里面就是一个列表形式的，可以是多维数组，最终构造成:ndarray类型
对于Python里面的常见的几种数据类型：字符串、元组、列表、字典、集合，重点需要注意的是字符串和元组是不可修改的，但是可以通过索引来组合和切断这些元素，例如：
我们发现，元组是不可以修改的，但是我们的列表却可以
那么就会有小伙伴疑问了，那么不可修改，怎么办！我们可以通过下面的方法：
直接在同一个元组上更新是不可行的，但是可以通过拷贝现有的元组片段构造一个新的元组的方式解决。
通过分片的方法让元组拆分成两部分，然后再使用连接操作符（+）合并成一个新元组，最后将原来的变量名（temp）指向连接好的新元组。在这里就要注意了，逗号是必须的，小括号也是必须的！
删除元组中的元素：对于元组是不可变的原则来说，单独删除一个元素是不可能的，当然你可以利用切片的方式更新元组，间接的删除一个元素。
在日常中很少用del去删除整个元组，因为Python的回收机制会在这个元组不再被使用的时候自动删除。如果整个删除那么就会报错！！！
1.2 二维数据的表示
最简单的方法就是使用列表进行二维数组的创建，那么如果我们不使用这种方法，我们应该如何去做呢？
答案是：numpy的array（）
我们也可以将一个numpy装换为dataframe类型，也就是我们的二维数据表
我们使用Python里面的最强大的pandas库，进行处理，构造一个二维数组，使用pandas里面的column方法，对数组的标签进行自定义。
1.3 三维数据的表示
如何去理解这个维度呢？首先我们知道任何一个数组都是需要一个[]进行包裹的，其实最为简单的判断方法就是看[]的个数，从左到右，数一下，三个，那么就是三维数组，简单粗暴但是言简意赅。
其实从数据表里面我们可以看出，如果需要组成这样二维单独的数据表，那么就是二维数据，在单元的数据表中，仍然存在数组的嵌套，那么就是维度的+1
2、 为什么要使用Numpy
2.1、Numpy的ndarray具有广播功能
查看版本
np.array?
可以查看官方的解释，同时我们也可以使用np.info(np.array)对方法进行查看和学习
有时候我们需要产生一个特定范围的的数组，而且我们希望数据是平均的分配，这个时候我们我们就可以使用numpy的linspace()方法了，它的功能就是产生一个特定平均份数的一维数组。
np.linspace(start，end，count):注意它会将开始元素和末尾的元素都取到，然后按照count份数进行分割
np.empty（行，列）：也就是产生特定的维度，多少行和列的数组
初学者总是把这些属性记成了方法，注意我们的属性是没有（）的
2.2 Numpy数组的性能比Python原生数据类型高
通过这个例子，我们可以看到numpy的效率远远高于我们的list列表原生态的执行速度和效率
3 ndarray的属性和基本操作
3.1 ndarray的基本属性
3.2 ndarray元素类型
那么有时候我们再想，如果数组的长度不一致，那么会不会有影响呢？
通过例子，我们发现，如果构造的数据长度不一致，不会报错，但是会发出警告，也就是说这种方法，在Python里面还是支持的，但是我们发现它被单独的构造为一个list类型了,元素大小也就发生了改变，将一个列表嵌套在一个列表当中。
我们可以看看长度一致的情况：
显然是符合我们的要求的
3.3 创建ndarray的方式
创建的时候可以指定我们的数据类型
np.arange()，返回的是序列数组，最后一个取不到，一维的
np.ones(3,4)，返回的是3行4列的全1数组,如果里面有三个数字，那么第一数字代表里面，有多少个单独独立的数组
np.zeros(数组，行，列)生成一个多少个独立数组，每个独立数组里面有多少行，多少列，最后类型是全0数组，如下：
np.full((n,m),value),生成一个特定维度的数组，且元素由自己定义
np.eye(n)，生成一个nxn的单位矩阵
np.ones_like(array),生成一个和目标数组一样的全1数组
使用np.linspace()，形成新的一维序列数组
使用np.concatenate((array1，array2)，axis=0)：按照行进行拼接
np.concatenate((array1，array2)，axis=1)：按照列进行拼接
如果这里使用横向连接，那么就会报错，为了防止报错，我们可以使用装置功能
拼接也要注意，是否可以！！！
3.4 ndarray对象的变换
我们可以根据自己需要变换我们的一维数组，为多维数组，使用reshape（行，列）
这个方法也可以修改，但是要注意的是：resize（方法）修改的是原数组，而reshape（方法）并没有修改原数组，需要赋值给新的变量，该修改才能生效。
使用swapaxes(1,0)进行维度调换，原来的行数变成现在的列数，不改变原数组
flatten（）降维处理，一维，不改变原数组
astype(np.int16),或者其他的numpy数据类型，直接拷贝数据类型格式
转换为list类型
3.5 ndarray对象的操作
索引和我们Python里面的较为相似，如果里面存在多个独立数组，那么第一个索引只取出大的数组框，然后后面对应的就是行和列
对于步长而言，我们要明确的是，索引从0开始，最后一个索引永远取不到，其次，不写出的索引为默认取到，对于步长取索引，我们按照空格方法记忆最好！
4 、Numpy的函数与数组运算
4.1 数组与标量之间的运算
4.2 对数组的元素进行运算
4.3 数组之间的运算
4.4 统计函数
np.sum(array,axis=(0,1))对行和列进行求和，那么就是所有元素相加，如果是1，那么就是行，0就是列
有小伙伴对axis=1,0的具体含义有很多的疑问：这里给出解释：
注意看，官方对于0和1的解释是轴，也就是坐标轴。而坐标轴是有方向的，所以千万不要用行和列的思维去想axis，因为行和列是没有方向的，这样想会在遇到不同的例子时感到困惑。
根据官方的说法，1表示横轴，方向从左到右；0表示纵轴，方向从上到下。当axis=1时，数组的变化是横向的，而体现出来的是列的增加或者减少。
其实axis的重点在于方向，而不是行和列。具体到各种用法而言也是如此。当axis=1时，如果是求平均，那么是从左到右横向求平均；如果是拼接，那么也是左右横向拼接；如果是drop，那么也是横向发生变化，体现为列的减少。
当考虑了方向，即axis=1为横向，axis=0为纵向，而不是行和列，那么所有的例子就都统一了。
对于这些方法，熟悉和掌握是两回事，熟能生巧.......
4.5 随机函数
仔细观察这两个方法：
np.random.rand()是产生0，1的分布随机数
np.random.randn()产生的是标准正态分布随机数
有n的是正态分布随机数，没有的是0,1的随机数
随机种子
数组打乱
5 、Numpy数据的存取
5.1 csv数据文件的存取
一般在numpy里面对于数据保存和载入，没有经常性的要求，因为在pandas里面提供了大量的方法，为我们载入和保存。
Pandas简介
Python Data Analysis Library 或 pandas 是基于NumPy 的一种工具，该工具是为了解决数据分析任务而创建的。Pandas 纳入了大量库和一些标准的数据模型，提供了高效地操作大型数据集所需的工具。pandas提供了大量能使我们快速便捷地处理数据的函数和方法。你很快就会发现，它是使Python成为强大而高效的数据分析环境的重要因素之一。
Series：一维数组，与Numpy中的一维array类似。二者与Python基本的数据结构List也很相近，其区别是：List中的元素可以是不同的数据类型，而Array和Series中则只允许存储相同的数据类型，这样可以更有效的使用内存，提高运算效率。
Time- Series：以时间为索引的Series。
DataFrame：二维的表格型数据结构。很多功能与R中的data.frame类似。可以将DataFrame理解为Series的容器。以下的内容主要以DataFrame为主。
Panel ：三维的数组，可以理解为DataFrame的容器。
Pandas 有两种自己独有的基本数据结构。读者应该注意的是，它固然有着两种数据结构，因为它依然是 Python 的一个库，所以，Python 中有的数据类型在这里依然适用，也同样还可以使用类自己定义数据类型。只不过，Pandas 里面又定义了两种数据类型：Series 和 DataFrame，它们让数据操作更简单了。
Pandas操作集合
1 、pandas数据结构之Series
1.1 创建Series
1.1.1 从ndarray创建Series
pd.Series()：创建一个数据表，里面的index提供了索引的方法，给出的是一个列表的类型。
同时也可以使用index取出标签索引
1.1.2 从字典或列表创建Series
Series提供了字典的类型，进行组合，就算是我们有缺失的键值对，但是我们可以自己定义标签index
列表也可以完成，这在我们进行爬虫的时候，我们可以用列表容器进行，存储
1.1.3 从标量创建
创建的是一样的值，我们可以根据自己的需要进行
1.2 对Series的操作
1.2.1 Series和ndarray相似的操作
按照索引进行取值和修改
get（）方法,如果存在这样的键值对，那么就可以取出来，但是如果不存在，就会使用后面的那个默认值
索引切片和我们之前介绍的Python内置方法也是一样，和numpy里面的思想也差不多，这里就不多多赘述了。
1.2.2 向量化运算
1.2.3 类似字典的操作
我们发现列表解析原来如此的强大，为我们减轻很多的麻烦，其实如果你熟练掌握Python的基础语法，这一点你也是可以理解的
1.2.4 时间序列操作
pd.date_range()：
asfreq（"时间频率"）：改变时间频率
索引思想依然一致
按照步长进行索引的搜寻
2、pandas数据结构之DataFrame
2.1 DataFrame的创建
2.1.1 从Series or dicts创建
通过字典进行构造，这也满足了，我们如何把字典类型转换为dataframe类型，最后保存在我们需要的数据表类型里面
说实话，在我们的日常数据处理里面，我们一般是把字典嵌套在列表里面，那么我们就可以把列表放入这个里面，最后转换为dataframe类型存储
2.1.2 从ndarrays或lists的字典创建
不加index，默认数字序列
行标签，column如果和字典的键不对应，那么就会为空，这个是需要注意的
2.1.3 从结构化或成对的array/list创建
三维数组进行，数据表展示，就是这样的
2.1.3 从字典的列表创建
2.2 变量选择、添加和删除
这里交代了数据表里面一般拼接，增加和赋值操作
df['字段']=pd.Series([填充字段],index=[列标签])，可以达到对数据表的增加，在特定的列索引上面添加数据
删除并显示值，该列数据
对某一列删除操作
会根据索引来进行匹配，没有匹配到索引的，将会填充为NaN
3、 数据导出
为了演示数据的导出。这里我们引入一个新的第三方库tushare，通过这个库，我们可以轻松的获取金融相关数据，如股票数据。
以下为tushare库的介绍。 其官方文档地址为：http://tushare.org/index.html TuShare是一个免费、开源的python财经数据接口包。主要实现对股票等金融数据从数据采集、清洗加工 到 数据存储的过程，能够为金融分析人员提供快速、整洁、和多样的便于分析的数据，为他们在数据获取方面极大地减轻工作量，使他们更加专注于策略和模型的研究与实现上。
考虑到Python pandas包在金融量化分析中体现出的优势，TuShare返回的绝大部数据格式都是pandas DataFrame类型，非常便于用pandas/NumPy/Matplotlib进行数据分析和可视化。
当然，如果您习惯了用Excel或者关系型数据库做分析，您也可以通过TuShare的数据存储功能，将数据全部保存到本地后进行分析。
我们先获取2017年，第二季度全部股票的业绩报告，盈利能力，营运能力数据，然后分别用不同方式保存它们。
3.1 导出到本地文件
3.1.1 导出为文本文件
3.1.2 导出为Excel文件
在pandas里面提供了大量的数据载入和数据导出的方法
3.1.3 导出为Json文件
3.1.4 导出为hdf文件
3.2 将数据存储到数据库
3.3 数据导入
3.3.1 从本地文件
4 、分组计算与汇总
如果说，数据的导入和导出是数据的前提，那么数据的处理分析那么就是数据的精华
按照不同的字段进行分组聚合统计，count（）计数，sum（）求和
按照不同的字段分别分组聚合，然后进行统计分析，输出需要显示的指标变量的值
注意这里的describe（）用于描述性分析，直接可以使用该方法
5、数据融合
构造两个临时数据表，用于我们后面的操作
直接进行连接
Pandas高级操作补充
对于pandas的高级操作，无非是进行数据增删改查，也就是分组聚合，排序处理等，在处理数也可以使用其他的工具，例如：MySQL数据库的分析，也还是不错的！！！
看了这么久的文章，也要休息一下哟，加油加油加油！！！
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