数据可视化基础专题（六）：Pandas基础（五） 索引和数据选择器（查找）
1.序言
如何切片，切块，以及通常获取和设置pandas对象的子集
2.索引的不同选择
对象选择已经有许多用户请求的添加，以支持更明确的基于位置的索引。Pandas现在支持三种类型的多轴索引。
.loc主要是基于标签的，但也可以与布尔数组一起使用。当找不到物品时.loc会提高KeyError。允许的输入是：- 单个标签，例如
5或'a'（注意，它5被解释为索引的 标签。此用法不是索引的整数位置。）。 - 列表或标签数组。
['a', 'b', 'c'] - 带标签的切片对象
'a':'f'（注意，相反普通的Python片，都开始和停止都包括在内，当存在于索引中！见有标签切片 和端点都包括在内。） - 布尔数组
- 一个
callable带有一个参数的函数（调用Series或DataFrame）并返回有效的索引输出（上面的一个）。
版本0.18.1中的新功能。
在标签选择中查看更多信息。
- 单个标签，例如
.iloc是基于主要的整数位置（从0到length-1所述轴的），但也可以用布尔阵列使用。 如果请求的索引器超出范围，.iloc则会引发IndexError，但允许越界索引的切片索引器除外。（这符合Python / NumPy 切片 语义）。允许的输入是：- 一个整数，例如
5。 - 整数列表或数组。
[4, 3, 0] - 带有整数的切片对象
1:7。 - 布尔数组。
- 一个
callable带有一个参数的函数（调用Series或DataFrame）并返回有效的索引输出（上面的一个）。
版本0.18.1中的新功能。
- 一个整数，例如
.loc，.iloc以及[]索引也可以接受一个callable索引器。在Select By Callable中查看更多信息。
从具有多轴选择的对象获取值使用以下表示法（使用.loc作为示例，但以下也适用.iloc）。任何轴访问器可以是空切片:。假设超出规范的轴是:，例如p.loc['a']相当于 。p.loc['a', :, :]
| 对象类型 | 索引 |
|---|---|
| 系列 | s.loc[indexer] |
| 数据帧 | df.loc[row_indexer,column_indexer] |
3基础知识
正如在上一节中介绍数据结构时所提到的，索引的主要功能[]（也就是__getitem__ 那些熟悉在Python中实现类行为的人）是选择低维切片。下表显示了使用以下方法索引pandas对象时的返回类型值[]：
| 对象类型 | 选择 | 返回值类型 |
|---|---|---|
| 系列 | series[label] | 标量值 |
| 数据帧 | frame[colname] | Series 对应于colname |
我们构建一个简单的时间序列数据集，用于说明索引功能：
In [1]: dates = pd.date_range('1/1/2000', periods=8)
In [2]: df = pd.DataFrame(np.random.randn(8, 4),
...: index=dates, columns=['A', 'B', 'C', 'D'])
...:
In [3]: df
Out[3]:
A B C D
2000-01-01 0.469112 -0.282863 -1.509059 -1.135632
2000-01-02 1.212112 -0.173215 0.119209 -1.044236
2000-01-03 -0.861849 -2.104569 -0.494929 1.071804
2000-01-04 0.721555 -0.706771 -1.039575 0.271860
2000-01-05 -0.424972 0.567020 0.276232 -1.087401
2000-01-06 -0.673690 0.113648 -1.478427 0.524988
2000-01-07 0.404705 0.577046 -1.715002 -1.039268
2000-01-08 -0.370647 -1.157892 -1.344312 0.844885
除非特别说明，否则索引功能都不是时间序列特定的。
因此，如上所述，我们使用最基本的索引[]：
In [4]: s = df['A'] In [5]: s[dates[5]]
Out[5]: -0.6736897080883706
您可以传递列表列表[]以按该顺序选择列。如果DataFrame中未包含列，则会引发异常。也可以这种方式设置多列：
In [6]: df
Out[6]:
A B C D
2000-01-01 0.469112 -0.282863 -1.509059 -1.135632
2000-01-02 1.212112 -0.173215 0.119209 -1.044236
2000-01-03 -0.861849 -2.104569 -0.494929 1.071804
2000-01-04 0.721555 -0.706771 -1.039575 0.271860
2000-01-05 -0.424972 0.567020 0.276232 -1.087401
2000-01-06 -0.673690 0.113648 -1.478427 0.524988
2000-01-07 0.404705 0.577046 -1.715002 -1.039268
2000-01-08 -0.370647 -1.157892 -1.344312 0.844885 In [7]: df[['B', 'A']] = df[['A', 'B']] In [8]: df
Out[8]:
A B C D
2000-01-01 -0.282863 0.469112 -1.509059 -1.135632
2000-01-02 -0.173215 1.212112 0.119209 -1.044236
2000-01-03 -2.104569 -0.861849 -0.494929 1.071804
2000-01-04 -0.706771 0.721555 -1.039575 0.271860
2000-01-05 0.567020 -0.424972 0.276232 -1.087401
2000-01-06 0.113648 -0.673690 -1.478427 0.524988
2000-01-07 0.577046 0.404705 -1.715002 -1.039268
2000-01-08 -1.157892 -0.370647 -1.344312 0.844885
您可能会发现这对于将变换（就地）应用于列的子集非常有用。
属性访问
您可以直接访问某个Series或列上的索引DataFrame作为属性：
In [14]: sa = pd.Series([1, 2, 3], index=list('abc'))
In [15]: dfa = df.copy()
In [16]: sa.b
Out[16]: 2 In [17]: dfa.A
Out[17]:
2000-01-01 0.469112
2000-01-02 1.212112
2000-01-03 -0.861849
2000-01-04 0.721555
2000-01-05 -0.424972
2000-01-06 -0.673690
2000-01-07 0.404705
2000-01-08 -0.370647
Freq: D, Name: A, dtype: float64
In [18]: sa.a = 5 In [19]: sa
Out[19]:
a 5
b 2
c 3
dtype: int64 In [20]: dfa.A = list(range(len(dfa.index))) # ok if A already exists In [21]: dfa
Out[21]:
A B C D
2000-01-01 0 -0.282863 -1.509059 -1.135632
2000-01-02 1 -0.173215 0.119209 -1.044236
2000-01-03 2 -2.104569 -0.494929 1.071804
2000-01-04 3 -0.706771 -1.039575 0.271860
2000-01-05 4 0.567020 0.276232 -1.087401
2000-01-06 5 0.113648 -1.478427 0.524988
2000-01-07 6 0.577046 -1.715002 -1.039268
2000-01-08 7 -1.157892 -1.344312 0.844885 In [22]: dfa['A'] = list(range(len(dfa.index))) # use this form to create a new column In [23]: dfa
Out[23]:
A B C D
2000-01-01 0 -0.282863 -1.509059 -1.135632
2000-01-02 1 -0.173215 0.119209 -1.044236
2000-01-03 2 -2.104569 -0.494929 1.071804
2000-01-04 3 -0.706771 -1.039575 0.271860
2000-01-05 4 0.567020 0.276232 -1.087401
2000-01-06 5 0.113648 -1.478427 0.524988
2000-01-07 6 0.577046 -1.715002 -1.039268
2000-01-08 7 -1.157892 -1.344312 0.844885
如果您使用的是IPython环境，则还可以使用tab-completion来查看这些可访问的属性。
您还可以将a分配dict给一行DataFrame：
In [24]: x = pd.DataFrame({'x': [1, 2, 3], 'y': [3, 4, 5]})
In [25]: x.iloc[1] = {'x': 9, 'y': 99}
In [26]: x
Out[26]:
x y
0 1 3
1 9 99
2 3 5
您可以使用属性访问来修改DataFrame的Series或列的现有元素，但要小心; 如果您尝试使用属性访问权来创建新列，则会创建新属性而不是新列。在0.21.0及更高版本中，这将引发UserWarning：
In [1]: df = pd.DataFrame({'one': [1., 2., 3.]})
In [2]: df.two = [4, 5, 6]
UserWarning: Pandas doesn't allow Series to be assigned into nonexistent columns - see https://pandas.pydata.org/pandas-docs/stable/indexing.html#attribute_access
In [3]: df
Out[3]:
one
0 1.0
1 2.0
2 3.0
切片范围
沿着任意轴切割范围的最稳健和一致的方法在详细说明该方法的“ 按位置选择”部分中描述.iloc。现在，我们解释使用[]运算符切片的语义。
使用Series，语法与ndarray完全一样，返回值的一部分和相应的标签：
In [27]: s[:5]
Out[27]:
2000-01-01 0.469112
2000-01-02 1.212112
2000-01-03 -0.861849
2000-01-04 0.721555
2000-01-05 -0.424972
Freq: D, Name: A, dtype: float64 In [28]: s[::2]
Out[28]:
2000-01-01 0.469112
2000-01-03 -0.861849
2000-01-05 -0.424972
2000-01-07 0.404705
Freq: 2D, Name: A, dtype: float64 In [29]: s[::-1]
Out[29]:
2000-01-08 -0.370647
2000-01-07 0.404705
2000-01-06 -0.673690
2000-01-05 -0.424972
2000-01-04 0.721555
2000-01-03 -0.861849
2000-01-02 1.212112
2000-01-01 0.469112
Freq: -1D, Name: A, dtype: float64
请注意，设置也适用：
In [30]: s2 = s.copy() In [31]: s2[:5] = 0 In [32]: s2
Out[32]:
2000-01-01 0.000000
2000-01-02 0.000000
2000-01-03 0.000000
2000-01-04 0.000000
2000-01-05 0.000000
2000-01-06 -0.673690
2000-01-07 0.404705
2000-01-08 -0.370647
Freq: D, Name: A, dtype: float64
使用DataFrame，切片内部[] 切片。这主要是为了方便而提供的，因为它是如此常见的操作。
In [33]: df[:3]
Out[33]:
A B C D
2000-01-01 0.469112 -0.282863 -1.509059 -1.135632
2000-01-02 1.212112 -0.173215 0.119209 -1.044236
2000-01-03 -0.861849 -2.104569 -0.494929 1.071804 In [34]: df[::-1]
Out[34]:
A B C D
2000-01-08 -0.370647 -1.157892 -1.344312 0.844885
2000-01-07 0.404705 0.577046 -1.715002 -1.039268
2000-01-06 -0.673690 0.113648 -1.478427 0.524988
2000-01-05 -0.424972 0.567020 0.276232 -1.087401
2000-01-04 0.721555 -0.706771 -1.039575 0.271860
2000-01-03 -0.861849 -2.104569 -0.494929 1.071804
2000-01-02 1.212112 -0.173215 0.119209 -1.044236
2000-01-01 0.469112 -0.282863 -1.509059 -1.135632
按标签选择
pandas提供了一套方法，以便拥有纯粹基于标签的索引。这是一个严格的包含协议。要求的每个标签必须在索引中，否则KeyError将被提出。切片时，如果索引中存在，则包括起始绑定和停止边界。整数是有效标签，但它们是指标签而不是位置。******
该.loc属性是主要访问方法。以下是有效输入：
- 单个标签，例如
5或'a'（注意，它5被解释为索引的标签。此用法不是索引的整数位置。）。 - 列表或标签数组。
['a', 'b', 'c'] - 带有标签的切片对象
'a':'f'（注意，与通常的python切片相反，包括起始和停止，当存在于索引中时！请参见切片标签。 - 布尔数组。
- A
callable，参见按可调用选择。
In [38]: s1 = pd.Series(np.random.randn(6), index=list('abcdef'))
In [39]: s1
Out[39]:
a 1.431256
b 1.340309
c -1.170299
d -0.226169
e 0.410835
f 0.813850
dtype: float64
In [40]: s1.loc['c':]
Out[40]:
c -1.170299
d -0.226169
e 0.410835
f 0.813850
dtype: float64
In [41]: s1.loc['b']
Out[41]: 1.3403088497993827
请注意，设置也适用：
In [42]: s1.loc['c':] = 0 In [43]: s1
Out[43]:
a 1.431256
b 1.340309
c 0.000000
d 0.000000
e 0.000000
f 0.000000
dtype: float64
使用DataFrame：
In [44]: df1 = pd.DataFrame(np.random.randn(6, 4),
....: index=list('abcdef'),
....: columns=list('ABCD'))
....: In [45]: df1
Out[45]:
A B C D
a 0.132003 -0.827317 -0.076467 -1.187678
b 1.130127 -1.436737 -1.413681 1.607920
c 1.024180 0.569605 0.875906 -2.211372
d 0.974466 -2.006747 -0.410001 -0.078638
e 0.545952 -1.219217 -1.226825 0.769804
f -1.281247 -0.727707 -0.121306 -0.097883 In [46]: df1.loc[['a', 'b', 'd'], :]
Out[46]:
A B C D
a 0.132003 -0.827317 -0.076467 -1.187678
b 1.130127 -1.436737 -1.413681 1.607920
d 0.974466 -2.006747 -0.410001 -0.078638
通过标签切片访问：
In [47]: df1.loc['d':, 'A':'C']
Out[47]:
A B C
d 0.974466 -2.006747 -0.410001
e 0.545952 -1.219217 -1.226825
f -1.281247 -0.727707 -0.121306
使用标签获取横截面（相当于df.xs('a')）：
In [48]: df1.loc['a']
Out[48]:
A 0.132003
B -0.827317
C -0.076467
D -1.187678
Name: a, dtype: float64
要使用布尔数组获取值：
In [49]: df1.loc['a'] > 0
Out[49]:
A True
B False
C False
D False
Name: a, dtype: bool In [50]: df1.loc[:, df1.loc['a'] > 0]
Out[50]:
A
a 0.132003
b 1.130127
c 1.024180
d 0.974466
e 0.545952
f -1.281247
要明确获取值（相当于已弃用df.get_value('a','A')）：
# this is also equivalent to ``df1.at['a','A']``
In [51]: df1.loc['a', 'A']
Out[51]: 0.13200317033032932
用标签切片
使用.loc切片时，如果索引中存在开始和停止标签，则返回位于两者之间的元素（包括它们）：
In [52]: s = pd.Series(list('abcde'), index=[0, 3, 2, 5, 4])
In [53]: s.loc[3:5]
Out[53]:
3 b
2 c
5 d
dtype: object
如果两个中至少有一个不存在，但索引已排序，并且可以与开始和停止标签进行比较，那么通过选择在两者之间排名的标签，切片仍将按预期工作：
In [54]: s.sort_index()
Out[54]:
0 a
2 c
3 b
4 e
5 d
dtype: object In [55]: s.sort_index().loc[1:6]
Out[55]:
2 c
3 b
4 e
5 d
dtype: object
然而，如果两个中的至少一个不存在并且索引未被排序，则将引发错误（因为否则将是计算上昂贵的，并且对于混合类型索引可能是模糊的）。例如，在上面的例子中，s.loc[1:6]会提高KeyError。
按位置选择
Pandas提供了一套方法，以获得纯粹基于整数的索引。语义紧跟Python和NumPy切片。这些是0-based索引。切片时，所结合的开始被包括，而上限是排除。尝试使用非整数，甚至是有效的标签都会引发一个问题IndexError。
该.iloc属性是主要访问方法。以下是有效输入：
- 一个整数，例如
5。 - 整数列表或数组。
[4, 3, 0] - 带有整数的切片对象
1:7。 - 布尔数组。
In [56]: s1 = pd.Series(np.random.randn(5), index=list(range(0, 10, 2))) In [57]: s1
Out[57]:
0 0.695775
2 0.341734
4 0.959726
6 -1.110336
8 -0.619976
dtype: float64 In [58]: s1.iloc[:3]
Out[58]:
0 0.695775
2 0.341734
4 0.959726
dtype: float64 In [59]: s1.iloc[3]
Out[59]: -1.110336102891167
请注意，设置也适用：
In [60]: s1.iloc[:3] = 0 In [61]: s1
Out[61]:
0 0.000000
2 0.000000
4 0.000000
6 -1.110336
8 -0.619976
dtype: float64
使用DataFrame：
In [62]: df1 = pd.DataFrame(np.random.randn(6, 4),
....: index=list(range(0, 12, 2)),
....: columns=list(range(0, 8, 2)))
....: In [63]: df1
Out[63]:
0 2 4 6
0 0.149748 -0.732339 0.687738 0.176444
2 0.403310 -0.154951 0.301624 -2.179861
4 -1.369849 -0.954208 1.462696 -1.743161
6 -0.826591 -0.345352 1.314232 0.690579
8 0.995761 2.396780 0.014871 3.357427
10 -0.317441 -1.236269 0.896171 -0.487602
通过整数切片选择：
In [64]: df1.iloc[:3]
Out[64]:
0 2 4 6
0 0.149748 -0.732339 0.687738 0.176444
2 0.403310 -0.154951 0.301624 -2.179861
4 -1.369849 -0.954208 1.462696 -1.743161 In [65]: df1.iloc[1:5, 2:4]
Out[65]:
4 6
2 0.301624 -2.179861
4 1.462696 -1.743161
6 1.314232 0.690579
8 0.014871 3.357427
通过整数列表选择：
In [66]: df1.iloc[[1, 3, 5], [1, 3]]
Out[66]:
2 6
2 -0.154951 -2.179861
6 -0.345352 0.690579
10 -1.236269 -0.487602
In [67]: df1.iloc[1:3, :]
Out[67]:
0 2 4 6
2 0.403310 -0.154951 0.301624 -2.179861
4 -1.369849 -0.954208 1.462696 -1.743161
In [68]: df1.iloc[:, 1:3]
Out[68]:
2 4
0 -0.732339 0.687738
2 -0.154951 0.301624
4 -0.954208 1.462696
6 -0.345352 1.314232
8 2.396780 0.014871
10 -1.236269 0.896171
# this is also equivalent to ``df1.iat[1,1]``
In [69]: df1.iloc[1, 1]
Out[69]: -0.1549507744249032
使用整数位置（等效df.xs(1)）得到横截面：
In [70]: df1.iloc[1]
Out[70]:
0 0.403310
2 -0.154951
4 0.301624
6 -2.179861
Name: 2, dtype: float64
超出范围的切片索引正如Python / Numpy中一样优雅地处理。
# these are allowed in python/numpy.
In [71]: x = list('abcdef') In [72]: x
Out[72]: ['a', 'b', 'c', 'd', 'e', 'f'] In [73]: x[4:10]
Out[73]: ['e', 'f'] In [74]: x[8:10]
Out[74]: [] In [75]: s = pd.Series(x) In [76]: s
Out[76]:
0 a
1 b
2 c
3 d
4 e
5 f
dtype: object In [77]: s.iloc[4:10]
Out[77]:
4 e
5 f
dtype: object In [78]: s.iloc[8:10]
Out[78]: Series([], dtype: object)
请注意，使用超出边界的切片可能会导致空轴（例如，返回一个空的DataFrame）。
In [79]: dfl = pd.DataFrame(np.random.randn(5, 2), columns=list('AB'))
In [80]: dfl
Out[80]:
A B
0 -0.082240 -2.182937
1 0.380396 0.084844
2 0.432390 1.519970
3 -0.493662 0.600178
4 0.274230 0.132885
In [81]: dfl.iloc[:, 2:3]
Out[81]:
Empty DataFrame
Columns: []
Index: [0, 1, 2, 3, 4]
In [82]: dfl.iloc[:, 1:3]
Out[82]:
B
0 -2.182937
1 0.084844
2 1.519970
3 0.600178
4 0.132885
In [83]: dfl.iloc[4:6]
Out[83]:
A B
4 0.27423 0.132885
一个超出范围的索引器会引发一个IndexError。任何元素超出范围的索引器列表都会引发 IndexError。
>>> dfl.iloc[[4, 5, 6]]
IndexError: positional indexers are out-of-bounds >>> dfl.iloc[:, 4]
IndexError: single positional indexer is out-of-bounds
通过可调用选择
.loc，.iloc以及[]索引也可以接受一个callable索引器。在callable必须与一个参数（调用系列或数据帧）返回的有效输出索引功能。
In [84]: df1 = pd.DataFrame(np.random.randn(6, 4),
....: index=list('abcdef'),
....: columns=list('ABCD'))
....: In [85]: df1
Out[85]:
A B C D
a -0.023688 2.410179 1.450520 0.206053
b -0.251905 -2.213588 1.063327 1.266143
c 0.299368 -0.863838 0.408204 -1.048089
d -0.025747 -0.988387 0.094055 1.262731
e 1.289997 0.082423 -0.055758 0.536580
f -0.489682 0.369374 -0.034571 -2.484478 In [86]: df1.loc[lambda df: df.A > 0, :]
Out[86]:
A B C D
c 0.299368 -0.863838 0.408204 -1.048089
e 1.289997 0.082423 -0.055758 0.536580 In [87]: df1.loc[:, lambda df: ['A', 'B']]
Out[87]:
A B
a -0.023688 2.410179
b -0.251905 -2.213588
c 0.299368 -0.863838
d -0.025747 -0.988387
e 1.289997 0.082423
f -0.489682 0.369374 In [88]: df1.iloc[:, lambda df: [0, 1]]
Out[88]:
A B
a -0.023688 2.410179
b -0.251905 -2.213588
c 0.299368 -0.863838
d -0.025747 -0.988387
e 1.289997 0.082423
f -0.489682 0.369374 In [89]: df1[lambda df: df.columns[0]]
Out[89]:
a -0.023688
b -0.251905
c 0.299368
d -0.025747
e 1.289997
f -0.489682
Name: A, dtype: float64
您可以使用可调用索引Series。
In [90]: df1.A.loc[lambda s: s > 0]
Out[90]:
c 0.299368
e 1.289997
Name: A, dtype: float64
使用这些方法/索引器，您可以在不使用临时变量的情况下链接数据选择操作。
In [91]: bb = pd.read_csv('data/baseball.csv', index_col='id')
In [92]: (bb.groupby(['year', 'team']).sum()
....: .loc[lambda df: df.r > 100])
....:
Out[92]:
stint g ab r h X2b X3b hr rbi sb cs bb so ibb hbp sh sf gidp
year team
2007 CIN 6 379 745 101 203 35 2 36 125.0 10.0 1.0 105 127.0 14.0 1.0 1.0 15.0 18.0
DET 5 301 1062 162 283 54 4 37 144.0 24.0 7.0 97 176.0 3.0 10.0 4.0 8.0 28.0
HOU 4 311 926 109 218 47 6 14 77.0 10.0 4.0 60 212.0 3.0 9.0 16.0 6.0 17.0
LAN 11 413 1021 153 293 61 3 36 154.0 7.0 5.0 114 141.0 8.0 9.0 3.0 8.0 29.0
NYN 13 622 1854 240 509 101 3 61 243.0 22.0 4.0 174 310.0 24.0 23.0 18.0 15.0 48.0
SFN 5 482 1305 198 337 67 6 40 171.0 26.0 7.0 235 188.0 51.0 8.0 16.0 6.0 41.0
TEX 2 198 729 115 200 40 4 28 115.0 21.0 4.0 73 140.0 4.0 5.0 2.0 8.0 16.0
TOR 4 459 1408 187 378 96 2 58 223.0 4.0 2.0 190 265.0 16.0 12.0 4.0 16.0 38.0
快速标量值获取和设置
因为索引[]必须处理很多情况（单标签访问，切片，布尔索引等），所以它有一些开销以便弄清楚你要求的是什么。如果您只想访问标量值，最快的方法是使用在所有数据结构上实现的at和iat方法。
与之类似loc，at提供基于标签的标量查找，同时iat提供类似于基于整数的查找iloc
In [136]: s.iat[5]
Out[136]: 5 In [137]: df.at[dates[5], 'A']
Out[137]: -0.6736897080883706 In [138]: df.iat[3, 0]
Out[138]: 0.7215551622443669
您也可以使用这些相同的索引器进行设置。
In [139]: df.at[dates[5], 'E'] = 7 In [140]: df.iat[3, 0] = 7
at 如果索引器丢失，可以如上所述放大对象
In [141]: df.at[dates[-1] + pd.Timedelta('1 day'), 0] = 7
In [142]: df
Out[142]:
A B C D E 0
2000-01-01 0.469112 -0.282863 -1.509059 -1.135632 NaN NaN
2000-01-02 1.212112 -0.173215 0.119209 -1.044236 NaN NaN
2000-01-03 -0.861849 -2.104569 -0.494929 1.071804 NaN NaN
2000-01-04 7.000000 -0.706771 -1.039575 0.271860 NaN NaN
2000-01-05 -0.424972 0.567020 0.276232 -1.087401 NaN NaN
2000-01-06 -0.673690 0.113648 -1.478427 0.524988 7.0 NaN
2000-01-07 0.404705 0.577046 -1.715002 -1.039268 NaN NaN
2000-01-08 -0.370647 -1.157892 -1.344312 0.844885 NaN NaN
2000-01-09 NaN NaN NaN NaN NaN 7.0
布尔索引
另一种常见操作是使用布尔向量来过滤数据。运营商是：|for or，&for and和~for not。必须使用括号对这些进行分组，因为默认情况下，Python将评估表达式，例如as ，而期望的评估顺序是 。df.A > 2 & df.B < 3````df.A > (2 & df.B) < 3````(df.A > 2) & (df.B < 3)
使用布尔向量索引系列的工作方式与NumPy ndarray完全相同
In [143]: s = pd.Series(range(-3, 4)) In [144]: s
Out[144]:
0 -3
1 -2
2 -1
3 0
4 1
5 2
6 3
dtype: int64 In [145]: s[s > 0]
Out[145]:
4 1
5 2
6 3
dtype: int64 In [146]: s[(s < -1) | (s > 0.5)]
Out[146]:
0 -3
1 -2
4 1
5 2
6 3
dtype: int64 In [147]: s[~(s < 0)]
Out[147]:
3 0
4 1
5 2
6 3
dtype: int64
您可以使用与DataFrame索引长度相同的布尔向量从DataFrame中选择行（例如，从DataFrame的其中一列派生的东西）：
In [148]: df[df['A'] > 0]
Out[148]:
A B C D E 0
2000-01-01 0.469112 -0.282863 -1.509059 -1.135632 NaN NaN
2000-01-02 1.212112 -0.173215 0.119209 -1.044236 NaN NaN
2000-01-04 7.000000 -0.706771 -1.039575 0.271860 NaN NaN
2000-01-07 0.404705 0.577046 -1.715002 -1.039268 NaN NaN
列表推导和map系列方法也可用于产生更复杂的标准：
In [149]: df2 = pd.DataFrame({'a': ['one', 'one', 'two', 'three', 'two', 'one', 'six'],
.....: 'b': ['x', 'y', 'y', 'x', 'y', 'x', 'x'],
.....: 'c': np.random.randn(7)})
.....:
# only want 'two' or 'three'
In [150]: criterion = df2['a'].map(lambda x: x.startswith('t'))
In [151]: df2[criterion]
Out[151]:
a b c
2 two y 0.041290
3 three x 0.361719
4 two y -0.238075
# equivalent but slower
In [152]: df2[[x.startswith('t') for x in df2['a']]]
Out[152]:
a b c
2 two y 0.041290
3 three x 0.361719
4 two y -0.238075
# Multiple criteria
In [153]: df2[criterion & (df2['b'] == 'x')]
Out[153]:
a b c
3 three x 0.361719
随着选择方法通过标签选择，通过位置选择和高级索引，你可以沿着使用布尔向量与其他索引表达式中组合选择多个轴。
In [154]: df2.loc[criterion & (df2['b'] == 'x'), 'b':'c']
Out[154]:
b c
3 x 0.361719
使用isin进行索引
考虑一下isin()方法Series，该方法返回一个布尔向量，只要Series元素存在于传递列表中，该向量就为真。这允许您选择一列或多列具有所需值的行：
In [155]: s = pd.Series(np.arange(5), index=np.arange(5)[::-1], dtype='int64') In [156]: s
Out[156]:
4 0
3 1
2 2
1 3
0 4
dtype: int64 In [157]: s.isin([2, 4, 6])
Out[157]:
4 False
3 False
2 True
1 False
0 True
dtype: bool In [158]: s[s.isin([2, 4, 6])]
Out[158]:
2 2
0 4
dtype: int64
Index对象可以使用相同的方法，当您不知道哪些搜索标签实际存在时，它们非常有用：
In [159]: s[s.index.isin([2, 4, 6])]
Out[159]:
4 0
2 2
dtype: int64 # compare it to the following
In [160]: s.reindex([2, 4, 6])
Out[160]:
2 2.0
4 0.0
6 NaN
dtype: float64
除此之外，还MultiIndex允许选择在成员资格检查中使用的单独级别：
In [161]: s_mi = pd.Series(np.arange(6),
.....: index=pd.MultiIndex.from_product([[0, 1], ['a', 'b', 'c']]))
.....: In [162]: s_mi
Out[162]:
0 a 0
b 1
c 2
1 a 3
b 4
c 5
dtype: int64 In [163]: s_mi.iloc[s_mi.index.isin([(1, 'a'), (2, 'b'), (0, 'c')])]
Out[163]:
0 c 2
1 a 3
dtype: int64 In [164]: s_mi.iloc[s_mi.index.isin(['a', 'c', 'e'], level=1)]
Out[164]:
0 a 0
c 2
1 a 3
c 5
dtype: int64
DataFrame也有一个isin()方法。调用时isin，将一组值作为数组或字典传递。如果values是一个数组，则isin返回与原始DataFrame形状相同的布尔数据框，并在元素序列中的任何位置使用True。
In [165]: df = pd.DataFrame({'vals': [1, 2, 3, 4], 'ids': ['a', 'b', 'f', 'n'],
.....: 'ids2': ['a', 'n', 'c', 'n']})
.....:
In [166]: values = ['a', 'b', 1, 3]
In [167]: df.isin(values)
Out[167]:
vals ids ids2
0 True True True
1 False True False
2 True False False
3 False False False
通常，您需要将某些值与某些列匹配。只需将值设置dict为键为列的位置，值即为要检查的项目列表。
In [168]: values = {'ids': ['a', 'b'], 'vals': [1, 3]}
In [169]: df.isin(values)
Out[169]:
vals ids ids2
0 True True False
1 False True False
2 True False False
3 False False False
结合数据帧的isin同any()和all()方法来快速选择符合给定的标准对数据子集。要选择每列符合其自己标准的行：
In [170]: values = {'ids': ['a', 'b'], 'ids2': ['a', 'c'], 'vals': [1, 3]}
In [171]: row_mask = df.isin(values).all(1)
In [172]: df[row_mask]
Out[172]:
vals ids ids2
0 1 a a
where()方法和屏蔽
从具有布尔向量的Series中选择值通常会返回数据的子集。为了保证选择输出与原始数据具有相同的形状，您可以where在Series和中使用该方法DataFrame。
仅返回选定的行：
In [173]: s[s > 0]
Out[173]:
3 1
2 2
1 3
0 4
dtype: int64
要返回与原始形状相同的系列：
In [174]: s.where(s > 0)
Out[174]:
4 NaN
3 1.0
2 2.0
1 3.0
0 4.0
dtype: float64
现在，使用布尔标准从DataFrame中选择值也可以保留输入数据形状。where在引擎盖下用作实现。下面的代码相当于。df.where(df < 0)
In [175]: df[df < 0]
Out[175]:
A B C D
2000-01-01 -2.104139 -1.309525 NaN NaN
2000-01-02 -0.352480 NaN -1.192319 NaN
2000-01-03 -0.864883 NaN -0.227870 NaN
2000-01-04 NaN -1.222082 NaN -1.233203
2000-01-05 NaN -0.605656 -1.169184 NaN
2000-01-06 NaN -0.948458 NaN -0.684718
2000-01-07 -2.670153 -0.114722 NaN -0.048048
2000-01-08 NaN NaN -0.048788 -0.808838
此外，在返回的副本中，where使用可选other参数替换条件为False的值。
In [176]: df.where(df < 0, -df)
Out[176]:
A B C D
2000-01-01 -2.104139 -1.309525 -0.485855 -0.245166
2000-01-02 -0.352480 -0.390389 -1.192319 -1.655824
2000-01-03 -0.864883 -0.299674 -0.227870 -0.281059
2000-01-04 -0.846958 -1.222082 -0.600705 -1.233203
2000-01-05 -0.669692 -0.605656 -1.169184 -0.342416
2000-01-06 -0.868584 -0.948458 -2.297780 -0.684718
2000-01-07 -2.670153 -0.114722 -0.168904 -0.048048
2000-01-08 -0.801196 -1.392071 -0.048788 -0.808838
您可能希望根据某些布尔条件设置值。这可以直观地完成，如下所示：
In [177]: s2 = s.copy() In [178]: s2[s2 < 0] = 0 In [179]: s2
Out[179]:
4 0
3 1
2 2
1 3
0 4
dtype: int64 In [180]: df2 = df.copy() In [181]: df2[df2 < 0] = 0 In [182]: df2
Out[182]:
A B C D
2000-01-01 0.000000 0.000000 0.485855 0.245166
2000-01-02 0.000000 0.390389 0.000000 1.655824
2000-01-03 0.000000 0.299674 0.000000 0.281059
2000-01-04 0.846958 0.000000 0.600705 0.000000
2000-01-05 0.669692 0.000000 0.000000 0.342416
2000-01-06 0.868584 0.000000 2.297780 0.000000
2000-01-07 0.000000 0.000000 0.168904 0.000000
2000-01-08 0.801196 1.392071 0.000000 0.000000
默认情况下，where返回数据的修改副本。有一个可选参数，inplace以便可以在不创建副本的情况下修改原始数据：
In [183]: df_orig = df.copy() In [184]: df_orig.where(df > 0, -df, inplace=True) In [185]: df_orig
Out[185]:
A B C D
2000-01-01 2.104139 1.309525 0.485855 0.245166
2000-01-02 0.352480 0.390389 1.192319 1.655824
2000-01-03 0.864883 0.299674 0.227870 0.281059
2000-01-04 0.846958 1.222082 0.600705 1.233203
2000-01-05 0.669692 0.605656 1.169184 0.342416
2000-01-06 0.868584 0.948458 2.297780 0.684718
2000-01-07 2.670153 0.114722 0.168904 0.048048
2000-01-08 0.801196 1.392071 0.048788 0.808838
重复数据
如果要识别和删除DataFrame中的重复行，有两种方法可以提供帮助：duplicated和drop_duplicates。每个都将用于标识重复行的列作为参数。
duplicated返回一个布尔向量，其长度为行数，表示行是否重复。drop_duplicates删除重复的行。
默认情况下，重复集的第一个观察行被认为是唯一的，但每个方法都有一个keep参数来指定要保留的目标。
keep='first'（默认值）：标记/删除重复项，第一次出现除外。keep='last'：标记/删除重复项，除了最后一次出现。keep=False：标记/删除所有重复项。
In [264]: df2 = pd.DataFrame({'a': ['one', 'one', 'two', 'two', 'two', 'three', 'four'],
.....: 'b': ['x', 'y', 'x', 'y', 'x', 'x', 'x'],
.....: 'c': np.random.randn(7)})
.....:
In [265]: df2
Out[265]:
a b c
0 one x -1.067137
1 one y 0.309500
2 two x -0.211056
3 two y -1.842023
4 two x -0.390820
5 three x -1.964475
6 four x 1.298329
In [266]: df2.duplicated('a')
Out[266]:
0 False
1 True
2 False
3 True
4 True
5 False
6 False
dtype: bool
In [267]: df2.duplicated('a', keep='last')
Out[267]:
0 True
1 False
2 True
3 True
4 False
5 False
6 False
dtype: bool
In [268]: df2.duplicated('a', keep=False)
Out[268]:
0 True
1 True
2 True
3 True
4 True
5 False
6 False
dtype: bool
In [269]: df2.drop_duplicates('a')
Out[269]:
a b c
0 one x -1.067137
2 two x -0.211056
5 three x -1.964475
6 four x 1.298329
In [270]: df2.drop_duplicates('a', keep='last')
Out[270]:
a b c
1 one y 0.309500
4 two x -0.390820
5 three x -1.964475
6 four x 1.298329
In [271]: df2.drop_duplicates('a', keep=False)
Out[271]:
a b c
5 three x -1.964475
6 four x 1.298329
此外，您可以传递列表列表以识别重复。
In [272]: df2.duplicated(['a', 'b'])
Out[272]:
0 False
1 False
2 False
3 False
4 True
5 False
6 False
dtype: bool In [273]: df2.drop_duplicates(['a', 'b'])
Out[273]:
a b c
0 one x -1.067137
1 one y 0.309500
2 two x -0.211056
3 two y -1.842023
5 three x -1.964475
6 four x 1.298329
要按索引值删除重复项，请使用Index.duplicated然后执行切片。keep参数可以使用相同的选项集。
In [274]: df3 = pd.DataFrame({'a': np.arange(6),
.....: 'b': np.random.randn(6)},
.....: index=['a', 'a', 'b', 'c', 'b', 'a'])
.....:
In [275]: df3
Out[275]:
a b
a 0 1.440455
a 1 2.456086
b 2 1.038402
c 3 -0.894409
b 4 0.683536
a 5 3.082764
In [276]: df3.index.duplicated()
Out[276]: array([False, True, False, False, True, True])
In [277]: df3[~df3.index.duplicated()]
Out[277]:
a b
a 0 1.440455
b 2 1.038402
c 3 -0.894409
In [278]: df3[~df3.index.duplicated(keep='last')]
Out[278]:
a b
c 3 -0.894409
b 4 0.683536
a 5 3.082764
In [279]: df3[~df3.index.duplicated(keep=False)]
Out[279]:
a b
c 3 -0.894409
索引对象
pandas Index类及其子类可以视为实现有序的多集合。允许重复。但是，如果您尝试将Index具有重复条目的对象转换为a set，则会引发异常。
Index还提供了查找，数据对齐和重建索引所需的基础结构。Index直接创建的最简单方法 是将一个list或其他序列传递给 Index：
In [285]: index = pd.Index(['e', 'd', 'a', 'b']) In [286]: index
Out[286]: Index(['e', 'd', 'a', 'b'], dtype='object') In [287]: 'd' in index
Out[287]: True
您还可以传递一个name存储在索引中：
In [288]: index = pd.Index(['e', 'd', 'a', 'b'], name='something') In [289]: index.name
Out[289]: 'something'
名称（如果已设置）将显示在控制台显示中：
In [290]: index = pd.Index(list(range(5)), name='rows') In [291]: columns = pd.Index(['A', 'B', 'C'], name='cols') In [292]: df = pd.DataFrame(np.random.randn(5, 3), index=index, columns=columns) In [293]: df
Out[293]:
cols A B C
rows
0 1.295989 0.185778 0.436259
1 0.678101 0.311369 -0.528378
2 -0.674808 -1.103529 -0.656157
3 1.889957 2.076651 -1.102192
4 -1.211795 -0.791746 0.634724 In [294]: df['A']
Out[294]:
rows
0 1.295989
1 0.678101
2 -0.674808
3 1.889957
4 -1.211795
Name: A, dtype: float64
设置元数据
索引是“不可改变的大多是”，但它可以设置和改变它们的元数据，如指数name（或为MultiIndex，levels和 codes）。
您可以使用rename，set_names，set_levels，和set_codes 直接设置这些属性。他们默认返回一份副本; 但是，您可以指定inplace=True使数据更改到位。
In [295]: ind = pd.Index([1, 2, 3])
In [296]: ind.rename("apple")
Out[296]: Int64Index([1, 2, 3], dtype='int64', name='apple')
In [297]: ind
Out[297]: Int64Index([1, 2, 3], dtype='int64')
In [298]: ind.set_names(["apple"], inplace=True)
In [299]: ind.name = "bob"
In [300]: ind
Out[300]: Int64Index([1, 2, 3], dtype='int64', name='bob')
set_names，set_levels并且set_codes还采用可选 level参数
In [301]: index = pd.MultiIndex.from_product([range(3), ['one', 'two']], names=['first', 'second']) In [302]: index
Out[302]:
MultiIndex([(0, 'one'),
(0, 'two'),
(1, 'one'),
(1, 'two'),
(2, 'one'),
(2, 'two')],
names=['first', 'second']) In [303]: index.levels[1]
Out[303]: Index(['one', 'two'], dtype='object', name='second') In [304]: index.set_levels(["a", "b"], level=1)
Out[304]:
MultiIndex([(0, 'a'),
(0, 'b'),
(1, 'a'),
(1, 'b'),
(2, 'a'),
(2, 'b')],
names=['first', 'second'])
在Index对象上设置操作
两个主要业务是和。这些可以直接称为实例方法，也可以通过重载运算符使用。通过该方法提供差异。union (|)````intersection (&)````.difference()
In [305]: a = pd.Index(['c', 'b', 'a']) In [306]: b = pd.Index(['c', 'e', 'd']) In [307]: a | b
Out[307]: Index(['a', 'b', 'c', 'd', 'e'], dtype='object') In [308]: a & b
Out[308]: Index(['c'], dtype='object') In [309]: a.difference(b)
Out[309]: Index(['a', 'b'], dtype='object')
同时还提供了操作，它返回出现在任一元件或，但不是在两者。这相当于创建的索引，删除了重复项。symmetric_difference (^)````idx1````idx2````idx1.difference(idx2).union(idx2.difference(idx1))
In [310]: idx1 = pd.Index([1, 2, 3, 4]) In [311]: idx2 = pd.Index([2, 3, 4, 5]) In [312]: idx1.symmetric_difference(idx2)
Out[312]: Int64Index([1, 5], dtype='int64') In [313]: idx1 ^ idx2
Out[313]: Int64Index([1, 5], dtype='int64')
在Index.union()具有不同dtypes的索引之间执行时，必须将索引强制转换为公共dtype。通常，虽然并非总是如此，但这是对象dtype。例外是在整数和浮点数据之间执行联合。在这种情况下，整数值将转换为float
In [314]: idx1 = pd.Index([0, 1, 2]) In [315]: idx2 = pd.Index([0.5, 1.5]) In [316]: idx1 | idx2
Out[316]: Float64Index([0.0, 0.5, 1.0, 1.5, 2.0], dtype='float64')
缺少值
即使Index可以保存缺失值（NaN），但如果您不想要任何意外结果，也应该避免使用。例如，某些操作会隐式排除缺失值。
Index.fillna 使用指定的标量值填充缺失值。
In [317]: idx1 = pd.Index([1, np.nan, 3, 4]) In [318]: idx1
Out[318]: Float64Index([1.0, nan, 3.0, 4.0], dtype='float64') In [319]: idx1.fillna(2)
Out[319]: Float64Index([1.0, 2.0, 3.0, 4.0], dtype='float64') In [320]: idx2 = pd.DatetimeIndex([pd.Timestamp('2011-01-01'),
.....: pd.NaT,
.....: pd.Timestamp('2011-01-03')])
.....: In [321]: idx2
Out[321]: DatetimeIndex(['2011-01-01', 'NaT', '2011-01-03'], dtype='datetime64[ns]', freq=None) In [322]: idx2.fillna(pd.Timestamp('2011-01-02'))
Out[322]: DatetimeIndex(['2011-01-01', '2011-01-02', '2011-01-03'], dtype='datetime64[ns]', freq=None)
设置/重置索引
有时您会将数据集加载或创建到DataFrame中，并希望在您已经完成之后添加索引。有几种不同的方式
设置索引
DataFrame有一个set_index()方法，它采用列名（对于常规Index）或列名列表（对于a MultiIndex）。要创建新的重新索引的DataFrame：
In [323]: data
Out[323]:
a b c d
0 bar one z 1.0
1 bar two y 2.0
2 foo one x 3.0
3 foo two w 4.0 In [324]: indexed1 = data.set_index('c') In [325]: indexed1
Out[325]:
a b d
c
z bar one 1.0
y bar two 2.0
x foo one 3.0
w foo two 4.0 In [326]: indexed2 = data.set_index(['a', 'b']) In [327]: indexed2
Out[327]:
c d
a b
bar one z 1.0
two y 2.0
foo one x 3.0
two w 4.0
该append关键字选项让你保持现有索引并追加给列一个多指标：
In [328]: frame = data.set_index('c', drop=False)
In [329]: frame = frame.set_index(['a', 'b'], append=True)
In [330]: frame
Out[330]:
c d
c a b
z bar one z 1.0
y bar two y 2.0
x foo one x 3.0
w foo two w 4.0
其他选项set_index允许您不删除索引列或就地添加索引（不创建新对象）：
In [331]: data.set_index('c', drop=False)
Out[331]:
a b c d
c
z bar one z 1.0
y bar two y 2.0
x foo one x 3.0
w foo two w 4.0
In [332]: data.set_index(['a', 'b'], inplace=True)
In [333]: data
Out[333]:
c d
a b
bar one z 1.0
two y 2.0
foo one x 3.0
two w 4.0
重置索引
为方便起见，DataFrame上有一个新函数，它将 reset_index()索引值传输到DataFrame的列中并设置一个简单的整数索引。这是反向操作set_index()
In [334]: data
Out[334]:
c d
a b
bar one z 1.0
two y 2.0
foo one x 3.0
two w 4.0 In [335]: data.reset_index()
Out[335]:
a b c d
0 bar one z 1.0
1 bar two y 2.0
2 foo one x 3.0
3 foo two w 4.0
输出更类似于SQL表或记录数组。从索引派生的列的名称是存储在names属性中的名称。
您可以使用level关键字仅删除索引的一部分：
In [336]: frame
Out[336]:
c d
c a b
z bar one z 1.0
y bar two y 2.0
x foo one x 3.0
w foo two w 4.0 In [337]: frame.reset_index(level=1)
Out[337]:
a c d
c b
z one bar z 1.0
y two bar y 2.0
x one foo x 3.0
w two foo w 4.0
reset_index采用一个可选参数drop，如果为true，则只丢弃索引，而不是将索引值放在DataFrame的列中
添加ad hoc索引
如果您自己创建索引，则可以将其分配给index字段
data.index = index
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