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数据科学库(HM)DAY 6

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数据科学库(HM)DAY 6

练习

现在我们有2015到2017年25万条911的紧急电话的数据,请统计出出这些数据中不同类型的紧急情况的次数。
方法一

import pandas as pd
import numpy as np

df = pd.read_csv("./911.csv")

#获取分类
print(df["title"].str.split(": ") )
temp_list = df["title"].str.split(": ").tolist()
cate_list = list(set([i[0] for i in temp_list]))
print(cate_list)

#构造全为0的数组
zeros_df = pd.Dataframe(np.zeros((df.shape[0],len(cate_list))),columns=cate_list)
print(zeros_df)

#赋值
for cate in cate_list:
    # print(df["title"].str.contains(cate))
    zeros_df[cate][df["title"].str.contains(cate)] = 1
    # break
print(zeros_df)

sum_ret = zeros_df.sum(axis=0)
print(sum_ret)

运行结果:

0              [EMS, BACK PAINS/INJURY]
1             [EMS, DIABETIC EMERGENCY]
2                 [Fire, GAS-ODOR/LEAK]
3              [EMS, CARDIAC EMERGENCY]
4                      [EMS, DIZZINESS]
                      ...              
249732                  [EMS, OVERDOSE]
249733               [EMS, FALL VICTIM]
249734          [EMS, VEHICLE ACCIDENT]
249735               [Fire, FIRE ALARM]
249736    [Traffic, VEHICLE ACCIDENT -]
Name: title, Length: 249737, dtype: object
['Traffic', 'Fire', 'EMS']
        Traffic  Fire  EMS
0           0.0   0.0  0.0
1           0.0   0.0  0.0
2           0.0   0.0  0.0
3           0.0   0.0  0.0
4           0.0   0.0  0.0
...         ...   ...  ...
249732      0.0   0.0  0.0
249733      0.0   0.0  0.0
249734      0.0   0.0  0.0
249735      0.0   0.0  0.0
249736      0.0   0.0  0.0

[249737 rows x 3 columns]
        Traffic  Fire  EMS
0           0.0   0.0  1.0
1           0.0   0.0  1.0
2           0.0   1.0  0.0
3           0.0   0.0  1.0
4           0.0   0.0  1.0
...         ...   ...  ...
249732      0.0   0.0  1.0
249733      0.0   0.0  1.0
249734      0.0   0.0  1.0
249735      0.0   1.0  0.0
249736      1.0   0.0  0.0

[249737 rows x 3 columns]
Traffic     87465.0
Fire        37432.0
EMS        124844.0
dtype: float64

方法二

import pandas as pd
import numpy as np

df = pd.read_csv("./911.csv")

print(df.head(5))
#获取分类
# print()df["title"].str.split(": ")
temp_list = df["title"].str.split(": ").tolist()
cate_list = [i[0] for i in temp_list]
#往df中新添加一列“cate”
df["cate"] = pd.Dataframe(np.array(cate_list).reshape((df.shape[0],1)))

# print(df.head(5))
print(df.groupby(by="cate").count()["title"])

运行结果:

         lat        lng  ...                        addr  e
0  40.297876 -75.581294  ...      REINDEER CT & DEAD END  1
1  40.258061 -75.264680  ...  BRIAR PATH & WHITEMARSH LN  1
2  40.121182 -75.351975  ...                    HAWS AVE  1
3  40.116153 -75.343513  ...          AIRY ST & SWEDE ST  1
4  40.251492 -75.603350  ...    CHERRYWOOD CT & DEAD END  1

[5 rows x 9 columns]
cate
EMS        124840
Fire        37432
Traffic     87465
Name: title, dtype: int64
pandas中的时间序列

时间序列都是一种非常重要的数据形式,很多统计数据以及数据的规律也都和时间序列有着非常重要的联系。

而且在pandas中处理时间序列是非常简单的。

pd.date_range(start=None, end=None, periods=None, freq='D')

start和end以及freq配合能够生成start和end范围内以频率freq的一组时间索引。

start和periods以及freq配合能够生成从start开始的频率为freq的periods个时间索引。

关于频率的更多缩写

在Dataframe中使用时间序列
index=pd.date_range("20170101",periods=10)
df = pd.Dataframe(np.random.rand(10),index=index)

回到最开始的911数据的案例中,我们可以使用pandas提供的方法把时间字符串转化为时间序列

df["timeStamp"] = pd.to_datetime(df["timeStamp"],format="")

format参数大部分情况下可以不用写,但是对于pandas无法格式化的时间字符串,我们可以使用该参数,比如包含中文。

pandas重采样

重采样:指的是将时间序列从一个频率转化为另一个频率进行处理的过程,将高频率数据转化为低频率数据为降采样,低频率转化为高频率为升采样。

pandas提供了一个resample的方法来帮助我们实现频率转化。

练习:

  1. 统计出911数据中不同月份电话次数的变化情况。
import pandas as pd
from matplotlib import pyplot as plt


df = pd.read_csv("./911.csv")

df["timeStamp"] = pd.to_datetime(df["timeStamp"])

df.set_index("timeStamp",inplace=True)


#统计出911数据中不同月份电话次数
count_by_month = df.resample("M").count()["title"]
print(count_by_month)

#画图
_x = count_by_month.index
_y = count_by_month.values

#格式化
_x = [i.strftime("%Y%m%d") for i in _x]

plt.figure(figsize=(20,8),dpi=80)

plt.plot(range(len(_x)),_y)

plt.xticks(range(len(_x)),_x,rotation=45)

plt.show()

运行结果:

timeStamp
2015-12-31     7916
2016-01-31    13096
2016-02-29    11396
2016-03-31    11059
2016-04-30    11287
2016-05-31    11374
2016-06-30    11732
2016-07-31    12088
2016-08-31    11904
2016-09-30    11669
2016-10-31    12502
2016-11-30    12091
2016-12-31    12162
2017-01-31    11605
2017-02-28    10267
2017-03-31    11684
2017-04-30    11056
2017-05-31    11719
2017-06-30    12333
2017-07-31    11768
2017-08-31    11753
2017-09-30     7276
Freq: M, Name: title, dtype: int64

  1. 统计出911数据中不同月份不同类型的电话的次数的变化情况。
#911数据中不同月份不同类型的电话的次数的变化情况
import pandas as pd
import numpy as np
from matplotlib import pyplot as plt

#把时间字符串转为时间类型,并设置为索引
df = pd.read_csv("./911.csv")
df["timeStamp"] = pd.to_datetime(df["timeStamp"])

#添加列,表示分类
temp_list = df["title"].str.split(": ").tolist()
cate_list = [i[0] for i in temp_list]
# print(np.array(cate_list).reshape((df.shape[0],1)))
df["cate"] = pd.Dataframe(np.array(cate_list).reshape((df.shape[0],1)))
#pd.Dataframe按数字索引,所以在之后改索引
df.set_index("timeStamp",inplace=True)

print(df.head(1))

plt.figure(figsize=(20, 8), dpi=80)

#分组
for group_name,group_data in df.groupby(by="cate"):

    #对不同的分类都进行绘图
    count_by_month = group_data.resample("M").count()["title"]

    # 画图
    _x = count_by_month.index
    print(_x)
    _y = count_by_month.values
    print(_y)

    _x = [i.strftime("%Y%m%d") for i in _x]

    plt.plot(range(len(_x)), _y, label=group_name)


plt.xticks(range(len(_x)), _x, rotation=45)
plt.legend(loc="best")
plt.show()

运行结果:

                           lat        lng  ...  e  cate
timeStamp                                  ...         
2015-12-10 17:10:52  40.297876 -75.581294  ...  1   EMS

[1 rows x 9 columns]
DatetimeIndex(['2015-12-31', '2016-01-31', '2016-02-29', '2016-03-31',
               '2016-04-30', '2016-05-31', '2016-06-30', '2016-07-31',
               '2016-08-31', '2016-09-30', '2016-10-31', '2016-11-30',
               '2016-12-31', '2017-01-31', '2017-02-28', '2017-03-31',
               '2017-04-30', '2017-05-31', '2017-06-30', '2017-07-31',
               '2017-08-31', '2017-09-30'],
              dtype='datetime64[ns]', name='timeStamp', freq='M')
[3898 6063 5413 5832 5684 5730 5720 6029 6005 5750 6039 5838 6024 6082
 5417 5913 5780 5948 6030 5974 5882 3789]
DatetimeIndex(['2015-12-31', '2016-01-31', '2016-02-29', '2016-03-31',
               '2016-04-30', '2016-05-31', '2016-06-30', '2016-07-31',
               '2016-08-31', '2016-09-30', '2016-10-31', '2016-11-30',
               '2016-12-31', '2017-01-31', '2017-02-28', '2017-03-31',
               '2017-04-30', '2017-05-31', '2017-06-30', '2017-07-31',
               '2017-08-31', '2017-09-30'],
              dtype='datetime64[ns]', name='timeStamp', freq='M')
[1095 1904 1868 1589 1717 1573 1787 1898 1907 1793 1930 1765 1846 1658
 1462 1634 1614 1670 1986 1754 1862 1120]
DatetimeIndex(['2015-12-31', '2016-01-31', '2016-02-29', '2016-03-31',
               '2016-04-30', '2016-05-31', '2016-06-30', '2016-07-31',
               '2016-08-31', '2016-09-30', '2016-10-31', '2016-11-30',
               '2016-12-31', '2017-01-31', '2017-02-28', '2017-03-31',
               '2017-04-30', '2017-05-31', '2017-06-30', '2017-07-31',
               '2017-08-31', '2017-09-30'],
              dtype='datetime64[ns]', name='timeStamp', freq='M')
[2923 5129 4115 3638 3886 4071 4225 4161 3992 4126 4533 4488 4292 3865
 3388 4137 3662 4101 4317 4040 4009 2367]

PeriodIndex

之前所学习的DatetimeIndex可以理解为时间戳,那么现在我们要学习的PeriodIndex可以理解为时间段。

periods = pd.PeriodIndex(year=data["year"],month=data["month"],day=data["day"],hour=data["hour"],freq="H")

可以把分开的时间字符串通过periodIndex的方法转化为pandas的时间类型。

思考题

现在我们有北上广、深圳、和沈阳5个城市空气质量数据,请绘制出5个城市的PM2.5随时间的变化情况。

mport pandas as pd
from matplotlib import  pyplot as plt
file_path = "./PM2.5/BeijingPM20100101_20151231.csv"
df = pd.read_csv(file_path)

#显示所有的列
pd.set_option('display.max_columns', None)

# print(df.head())
# print(df.info())

#把分开的时间字符串通过periodIndex的方法转化为pandas的时间类型
period = pd.PeriodIndex(year=df["year"],month=df["month"],day=df["day"],hour=df["hour"],freq="H")
df["datetime"] = period #type为PeriodIndex
# print(df.head(10))

#把datetime 设置为索引
df.set_index("datetime",inplace=True)

#进行降采样
df = df.resample("7D").mean()
# print(df.head())

#处理缺失数据,删除缺失数据

# print(df["PM_US Post"])
data  = df["PM_US Post"]
data_china = df["PM_Nongzhanguan"]
# print(data_china.head(100))

#画图
_x = data.index
_x = [i.strftime("%Y%m%d") for i in _x]
_x_china = [i.strftime("%Y%m%d") for i in data_china.index]

_y = data.values
_y_china = data_china.values


plt.figure(figsize=(20,8),dpi=80)

plt.plot(range(len(_x)),_y,label="US_POST",alpha=0.7)
plt.plot(range(len(_x_china)),_y_china,label="CN_POST",alpha=0.7)

plt.xticks(range(0,len(_x_china),10),list(_x_china)[::10],rotation=45)

plt.legend(loc="best")

plt.show()

运行结果:

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