Pandas时间序列

pandas 提供了一组标准的时间序列处理工具和数据算法

数据类型及操作

Python 标准库的 datetime

datetime 模块中的 datetime、 time、 calendar 等类都可以用来存储时间类型以及进行一些转换和运算操作。

from datetime import datetime
now = datetime.now()
now
 
delta = datetime(2010,2,2)-datetime(2010,2,1)
delta
 
now + delta

datetime 对象间的减法运算会得到一个 timedelta 对象，表示一个时间段。

datetime 对象与它所保存的字符串格式时间戳之间可以互相转换。str() 函数是可用的，但更推荐 datetime.strptime() 方法。这个方法可以实现双向转换。

str(now)
 
now.strftime('%Y-%m-%d')
 
datetime.strptime('2010-01-01','%Y-%m-%d')

pandas 的 TimeStamp

pandas 最基本的时间日期对象是一个从 Series 派生出来的子类 TimeStamp，这个对象与 datetime 对象保有高度兼容性，可通过 pd.to_datetime() 函数转换。（一般是从 datetime 转换为 Timestamp）

pd.to_datetime(now)
 
pd.to_datetime(np.nan)

pandas 的时间序列

pandas 最基本的时间序列类型就是以时间戳（TimeStamp）为 index 元素的 Series 类型。

dates = [datetime(2011,1,1),datetime(2011,1,2),datetime(2011,1,3)]
ts = pd.Series(np.random.randn(3),index=dates)
ts
 
type(ts)
 
ts.index
 
ts.index[0]

时间序列之间的算术运算会自动按时间对齐。

索引、选取、子集构造

时间序列只是 index 比较特殊的 Series ，因此一般的索引操作对时间序列依然有效。其特别之处在于对时间序列索引的操作优化。如使用各种字符串进行索引：

ts['']
 
ts['2011-01-01']
 
ts['01/01/2011']

对于较长的序列，还可以只传入 “年” 或 “年月” 选取切片：

ts
 
ts['']
 
ts['2011-1-2':'2012-12']

生成日期范围

pd.date_range() 可用于生成指定长度的 DatetimeIndex。参数可以是起始结束日期，或单给一个日期，加一个时间段参数。日期是包含的。

pd.date_range('','')
 
pd.date_range(start='',periods=10)
 
pd.date_range(end='',periods=10)

移动（超前和滞后）数据

移动（shifting）指的是沿着时间轴将数据前移或后移。Series 和 DataFrame 都有一个 .shift() 方法用于执行单纯的移动操作，index 维持不变：

ts
 
ts.shift(2)
 
ts.shift(-2)

因为移动操作产生了 NA 值，另一种移动方法是移动 index，而保持数据不变。这种移动方法需要额外提供一个 freq 参数来指定移动的频率：

ts.shift(2,freq='D')
 
ts.shift(2,freq='3D')

时期及其算术运算

时期（period）概念不同于前面的时间戳（timestamp），指的是一个时间段。但在使用上并没有太多不同，pd.Period 类的构造函数仍需要一个时间戳，以及一个 freq 参数。freq 用于指明该 period 的长度，时间戳则说明该 period 在公园时间轴上的位置。

p = pd.Period(2010,freq='M')
p
 
p + 2

上例中我给 period 的构造器传了一个 “年” 单位的时间戳和一个 “Month” 的 freq，pandas 便自动把 2010 解释为了 2010-01。

period_range 函数可用于创建规则的时间范围：

pd.period_range('2010-01','2010-05',freq='M')

PeriodIndex 类保存了一组 period，它可以在任何 pandas 数据结构中被用作轴索引：

pd.Series(np.random.randn(5),index=pd.period_range('','',freq='M'))

重采样

Pandas可以通过频率转换简单高效的进行重新采样

Pandas在对频率转换进行重新采样时拥有简单、强大且高效的功能（如将按秒采样的数据转换为按分钟为单位进行采样的数据）。这种操作在金融领域非常常见。

rng = pd.date_range('1/1/2012', periods=100, freq='S')
rng
 
ts = pd.Series(np.random.randint(0, 500, len(rng)), index=rng)
ts
 
ts.resample('1Min').sum() #将秒级数据整合(加)成1min的数据

其他类型数值转为时间类型

时间字符串转时间格式：整型例如 20010100000000 这类格式容易当成时间戳转错，带format格式才行

pd.to_datetime(series时间字符,format='%Y%m%d%H%M%S')
 
a = pd.DataFrame([[20010101,100000,'aaa'],[20010201,230100,'bbb']])
a
 
pd.to_datetime(a[0],format='%Y%m%d')