pandas 數據類型轉換的實現

數據處理過程的數據類型

當利用pandas進行數據處理的時候，經常會遇到數據類型的問題，當拿到數據的時候，首先需要確定拿到的是正確類型的數據，一般通過數據類型的轉化，這篇文章就介紹pandas裡面的數據類型（data types也就是常用的dtyps），以及pandas與numpy之間的數據對應關系。

主要介紹object，int64，float64，datetime64，bool等幾種類型，category與timedelta兩種類型會單獨的在其他文章中進行介紹。當然本文中也會涉及簡單的介紹。
數據類型的問題一般都是出瞭問題之後才會發現的，所以有瞭一些經驗之後就會拿到數據之後，就直接看數據類型，是否與自己想要處理的數據格式一致，這樣可以從一開始避免一些尷尬的問題出現。那麼我們以一個簡單的例子，利用jupyter notebook進行一個數據類型的介紹。

####按照慣例導入兩個常用的數據處理的包，numpy與pandas
import numpy as np
import pandas as pd
# 從csv文件讀取數據，數據表格中隻有5行，裡面包含瞭float，string，int三種數據python類型，也就是分別對應的pandas的float64，object，int64
# csv文件中共有六列，第一列是表頭，其餘是數據。
df = pd.read_csv("sales_data_types.csv")
print(df)

   Customer Number     Customer Name          2016            2017  \
0            10002  Quest Industries  $125,000.00     $162,500.00   
1           552278    Smith Plumbing  $920,000.00   $1,012,000.00   
2            23477   ACME Industrial   $50,000.00      $62,500.00   
3            24900        Brekke LTD  $350,000.00     $490,000.00   
4           651029         Harbor Co   $15,000.00      $12,750.00   

  Percent Growth Jan Units  Month  Day  Year Active 
0         30.00%       500      1   10  2015      Y 
1         10.00%       700      6   15  2014      Y 
2         25.00%       125      3   29  2016      Y 
3          4.00%        75     10   27  2015      Y 
4        -15.00%    Closed      2    2  2014      N 

df.dtypes

Customer Number     int64
Customer Name      object
2016               object
2017               object
Percent Growth     object
Jan Units          object
Month               int64
Day                 int64
Year                int64
Active             object
dtype: object

# 假如想得到2016年與2017年的數據總和，可以嘗試,但並不是我們需要的答案，因為這兩列中的數據類型是object，執行該操作之後，得到是一個更加長的字符串，
# 當然我們可以通過df.info() 來獲得關於數據框的更多的詳細信息，
df['2016']+df['2017']

0      $125,000.00 $162,500.00
1    $920,000.00 $1,012,000.00
2        $50,000.00 $62,500.00
3      $350,000.00 $490,000.00
4        $15,000.00 $12,750.00
dtype: object

df.info()
# Customer Number 列是float64，然而應該是int64
# 2016 2017兩列的數據是object，並不是float64或者int64格式
# Percent以及Jan Units 也是objects而不是數字格式
# Month，Day以及Year應該轉化為datetime64[ns]格式
# Active 列應該是佈爾值
# 如果不做數據清洗，很難進行下一步的數據分析，為瞭進行數據格式的轉化，pandas裡面有三種比較常用的方法
# 1. astype()強制轉化數據類型
# 2. 通過創建自定義的函數進行數據轉化
# 3. pandas提供的to_nueric()以及to_datetime()

<class ‘pandas.core.frame.DataFrame’>
RangeIndex: 5 entries, 0 to 4
Data columns (total 10 columns):
Customer Number    5 non-null int64
Customer Name      5 non-null object
2016               5 non-null object
2017               5 non-null object
Percent Growth     5 non-null object
Jan Units          5 non-null object
Month              5 non-null int64
Day                5 non-null int64
Year               5 non-null int64
Active             5 non-null object
dtypes: int64(4), object(6)
memory usage: 480.0+ bytes

首先介紹最常用的astype()

比如可以通過astype()將第一列的數據轉化為整數int類型

df['Customer Number'].astype("int")
# 這樣的操作並沒有改變原始的數據框，而隻是返回的一個拷貝

0     10002
1    552278
2     23477
3     24900
4    651029
Name: Customer Number, dtype: int32

# 想要真正的改變數據框，通常需要通過賦值來進行，比如
df["Customer Number"] = df["Customer Number"].astype("int")
print(df)
print("--------"*10)
print(df.dtypes)

   Customer Number     Customer Name          2016            2017  \
0            10002  Quest Industries  $125,000.00     $162,500.00   
1           552278    Smith Plumbing  $920,000.00   $1,012,000.00   
2            23477   ACME Industrial   $50,000.00      $62,500.00   
3            24900        Brekke LTD  $350,000.00     $490,000.00   
4           651029         Harbor Co   $15,000.00      $12,750.00   

  Percent Growth Jan Units  Month  Day  Year Active 
0         30.00%       500      1   10  2015      Y 
1         10.00%       700      6   15  2014      Y 
2         25.00%       125      3   29  2016      Y 
3          4.00%        75     10   27  2015      Y 
4        -15.00%    Closed      2    2  2014      N 
——————————————————————————–
Customer Number     int32
Customer Name      object
2016               object
2017               object
Percent Growth     object
Jan Units          object
Month               int64
Day                 int64
Year                int64
Active             object
dtype: object

# 通過賦值在原始的數據框基礎上進行瞭數據轉化，可以重新看一下我們新生成的數據框
print(df)

   Customer Number     Customer Name          2016            2017  \
0            10002  Quest Industries  $125,000.00     $162,500.00   
1           552278    Smith Plumbing  $920,000.00   $1,012,000.00   
2            23477   ACME Industrial   $50,000.00      $62,500.00   
3            24900        Brekke LTD  $350,000.00     $490,000.00   
4           651029         Harbor Co   $15,000.00      $12,750.00   

  Percent Growth Jan Units  Month  Day  Year Active 
0         30.00%       500      1   10  2015      Y 
1         10.00%       700      6   15  2014      Y 
2         25.00%       125      3   29  2016      Y 
3          4.00%        75     10   27  2015      Y 
4        -15.00%    Closed      2    2  2014      N 

# 然後像2016,2017 Percent Growth，Jan Units 這幾列帶有特殊符號的object是不能直接通過astype("flaot)方法進行轉化的，
# 這與python中的字符串轉化為浮點數，都要求原始的字符都隻能含有數字本身，不能含有其他的特殊字符
# 我們可以試著將將Active列轉化為佈爾值，看一下到底會發生什麼,五個結果全是True，說明並沒有起到什麼作用
#df["Active"].astype("bool")

df['2016'].astype('float')

ValueError                Traceback (most recent call last)

<ipython-input-19-47cc9d68cd65> in <module>()
----> 1 df['2016'].astype('float')


C:\Anaconda3\lib\site-packages\pandas\core\generic.py in astype(self, dtype, copy, raise_on_error, **kwargs)
  3052     # else, only a single dtype is given
  3053     new_data = self._data.astype(dtype=dtype, copy=copy,
-> 3054                   raise_on_error=raise_on_error, **kwargs)
  3055     return self._constructor(new_data).__finalize__(self)
  3056 


C:\Anaconda3\lib\site-packages\pandas\core\internals.py in astype(self, dtype, **kwargs)
  3187 
  3188   def astype(self, dtype, **kwargs):
-> 3189     return self.apply('astype', dtype=dtype, **kwargs)
  3190 
  3191   def convert(self, **kwargs):


C:\Anaconda3\lib\site-packages\pandas\core\internals.py in apply(self, f, axes, filter, do_integrity_check, consolidate, **kwargs)
  3054 
  3055       kwargs['mgr'] = self
-> 3056       applied = getattr(b, f)(**kwargs)
  3057       result_blocks = _extend_blocks(applied, result_blocks)
  3058 


C:\Anaconda3\lib\site-packages\pandas\core\internals.py in astype(self, dtype, copy, raise_on_error, values, **kwargs)
  459        **kwargs):
  460     return self._astype(dtype, copy=copy, raise_on_error=raise_on_error,
--> 461               values=values, **kwargs)
  462 
  463   def _astype(self, dtype, copy=False, raise_on_error=True, values=None,


C:\Anaconda3\lib\site-packages\pandas\core\internals.py in _astype(self, dtype, copy, raise_on_error, values, klass, mgr, **kwargs)
  502 
  503         # _astype_nansafe works fine with 1-d only
--> 504         values = _astype_nansafe(values.ravel(), dtype, copy=True)
  505         values = values.reshape(self.shape)
  506 


C:\Anaconda3\lib\site-packages\pandas\types\cast.py in _astype_nansafe(arr, dtype, copy)
  535 
  536   if copy:
--> 537     return arr.astype(dtype)
  538   return arr.view(dtype)
  539 


ValueError: could not convert string to float: '$15,000.00 '

以上的問題說明瞭一些問題

• 如果數據是純凈的數據，可以轉化為數字
• astype基本也就是兩種用作，數字轉化為單純字符串，單純數字的字符串轉化為數字，含有其他的非數字的字符串是不能通過astype進行轉化的。
• 需要引入其他的方法進行轉化，也就有瞭下面的自定義函數方法

通過自定義函數清理數據

通過下面的函數可以將貨幣進行轉化

def convert_currency(var):
  """
  convert the string number to a float
  _ 去除$
  - 去除逗號，
  - 轉化為浮點數類型
  """
  new_value = var.replace(",","").replace("$","")
  return float(new_value)

# 通過replace函數將$以及逗號去掉，然後字符串轉化為浮點數，讓pandas選擇pandas認為合適的特定類型，float或者int，該例子中將數據轉化為瞭float64
# 通過pandas中的apply函數將2016列中的數據全部轉化
df["2016"].apply(convert_currency)

0    125000.0
1    920000.0
2     50000.0
3    350000.0
4     15000.0
Name: 2016, dtype: float64

# 當然可以通過lambda 函數將這個比較簡單的函數一行帶過
df["2016"].apply(lambda x: x.replace(",","").replace("$","")).astype("float64")

0    125000.0
1    920000.0
2     50000.0
3    350000.0
4     15000.0
Name: 2016, dtype: float64

#同樣可以利用lambda表達式將PercentGrowth進行數據清理
df["Percent Growth"].apply(lambda x: x.replace("%","")).astype("float")/100

0    0.30
1    0.10
2    0.25
3    0.04
4   -0.15
Name: Percent Growth, dtype: float64

# 同樣可以通過自定義函數進行解決，結果同上
# 最後一個自定義函數是利用np.where() function 將Active 列轉化為佈爾值。
df["Active"] = np.where(df["Active"] == "Y", True, False)

df["Active"]

0     True
1     True
2     True
3     True
4    False
Name: Active, dtype: bool

# 此時可查看一下數據格式
df["2016"]=df["2016"].apply(lambda x: x.replace(",","").replace("$","")).astype("float64")
df["2017"]=df["2017"].apply(lambda x: x.replace(",","").replace("$","")).astype("float64")
df["Percent Growth"]=df["Percent Growth"].apply(lambda x: x.replace("%","")).astype("float")/100
df.dtypes

Customer Number      int32
Customer Name       object
2016               float64
2017               float64
Percent Growth     float64
Jan Units           object
Month                int64
Day                  int64
Year                 int64
Active                bool
dtype: object

# 再次查看DataFrame
# 此時隻有Jan Units中格式需要轉化，以及年月日的合並，可以利用pandas中自帶的幾個函數進行處理
print(df)

   Customer Number     Customer Name      2016       2017  Percent Growth  \
0            10002  Quest Industries  125000.0   162500.0            0.30  
1           552278    Smith Plumbing  920000.0  1012000.0            0.10  
2            23477   ACME Industrial   50000.0    62500.0            0.25  
3            24900        Brekke LTD  350000.0   490000.0            0.04  
4           651029         Harbor Co   15000.0    12750.0           -0.15  

  Jan Units  Month  Day  Year Active 
0       500      1   10  2015   True 
1       700      6   15  2014   True 
2       125      3   29  2016   True 
3        75     10   27  2015   True 
4    Closed      2    2  2014  False 

利用pandas中函數進行處理

# pandas中pd.to_numeric()處理Jan Units中的數據
pd.to_numeric(df["Jan Units"],errors='coerce').fillna(0)

0    500.0
1    700.0
2    125.0
3     75.0
4      0.0
Name: Jan Units, dtype: float64

# 最後利用pd.to_datatime()將年月日進行合並
pd.to_datetime(df[['Month', 'Day', 'Year']])

0   2015-01-10
1   2014-06-15
2   2016-03-29
3   2015-10-27
4   2014-02-02
dtype: datetime64[ns]

# 做到這裡不要忘記重新賦值，否則原始數據並沒有變化
df["Jan Units"] = pd.to_numeric(df["Jan Units"],errors='coerce')
df["Start_date"] = pd.to_datetime(df[['Month', 'Day', 'Year']])

df.dtypes

Customer Number             int32
Customer Name              object
2016                      float64
2017                      float64
Percent Growth            float64
Jan Units                 float64
Month                       int64
Day                         int64
Year                        int64
Active                       bool
Start_date         datetime64[ns]
dtype: object

# 將這些轉化整合在一起
def convert_percent(val):
  """
  Convert the percentage string to an actual floating point percent
  - Remove %
  - Divide by 100 to make decimal
  """
  new_val = val.replace('%', '')
  return float(new_val) / 100

df_2 = pd.read_csv("sales_data_types.csv",dtype={"Customer_Number":"int"},converters={
  "2016":convert_currency,
  "2017":convert_currency,
  "Percent Growth":convert_percent,
  "Jan Units":lambda x:pd.to_numeric(x,errors="coerce"),
  "Active":lambda x: np.where(x=="Y",True,False)
})

df_2.dtypes

Customer Number      int64
Customer Name       object
2016               float64
2017               float64
Percent Growth     float64
Jan Units          float64
Month                int64
Day                  int64
Year                 int64
Active              bool
dtype: object

df_2

至此，pandas裡面數據類型目前還有timedelta以及category兩個,之後會著重介紹category類型，這是類型是參考瞭R中的category設計的，在pandas 0.16 之後添加的，之後還會根據需要進行整理pandas的常用方法。

到此這篇關於pandas 數據類型轉換的實現的文章就介紹到這瞭,更多相關pandas 數據類型轉換內容請搜索WalkonNet以前的文章或繼續瀏覽下面的相關文章希望大傢以後多多支持WalkonNet！

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