Pandas缺失数据

发表时间:2020-02-17

数据丢失(缺失)在现实生活中总是一个问题。 机器学习和数据挖掘等领域由于数据缺失导致的数据质量差,在模型预测的准确性上面临着严重的问题。 在这些领域,缺失值处理是使模型更加准确和有效的重点。

何时以及为什么数据丢失?

想象一下有一个产品的在线调查。很多时候,人们不会分享与他们有关的所有信息。 很少有人分享他们的经验,但不是他们使用产品多久; 很少有人分享使用产品的时间,经验,但不是他们的个人联系信息。 因此,以某种方式或其他方式,总会有一部分数据总是会丢失,这是非常常见的现象。

现在来看看如何处理使用 Pandas 的缺失值(如 NA NaN )。

import pandas as pd
import numpy as np

df = pd.DataFrame(np.random.randn(5, 3), index=['a', 'c', 'e', 'f',
'h'],columns=['one', 'two', 'three'])

df = df.reindex(['a', 'b', 'c', 'd', 'e', 'f', 'g', 'h'])

print (df)

执行上面示例代码,得到以下结果 -

        one       two     three
a  0.691764 -0.118095 -0.950871
b       NaN       NaN       NaN
c -0.886898  0.053705 -1.269253
d       NaN       NaN       NaN
e -0.344967 -0.837128  0.730831
f -1.193740  1.767796  0.888104
g       NaN       NaN       NaN
h -0.755934 -1.331638  0.272248

使用重构索引(reindexing),创建了一个缺少值的DataFrame。 在输出中, NaN 表示不是数字的值。

检查缺失值

为了更容易地检测缺失值(以及跨越不同的数组 dtype ),Pandas提供了 isnull() notnull() 函数,它们也是Series和DataFrame对象的方法 -

示例1

import pandas as pd
import numpy as np

df = pd.DataFrame(np.random.randn(5, 3), index=['a', 'c', 'e', 'f',
'h'],columns=['one', 'two', 'three'])

df = df.reindex(['a', 'b', 'c', 'd', 'e', 'f', 'g', 'h'])

print (df['one'].isnull())

执行上面示例代码,得到以下结果 -

a    False
b     True
c    False
d     True
e    False
f    False
g     True
h    False
Name: one, dtype: bool

示例2

import pandas as pd
import numpy as np

df = pd.DataFrame(np.random.randn(5, 3), index=['a', 'c', 'e', 'f',
'h'],columns=['one', 'two', 'three'])

df = df.reindex(['a', 'b', 'c', 'd', 'e', 'f', 'g', 'h'])

print (df['one'].notnull())

执行上面示例代码,得到以下结果 -

a     True
b    False
c     True
d    False
e     True
f     True
g    False
h     True
Name: one, dtype: bool

缺少数据的计算

  • 在求和数据时, NA 将被视为 0
  • 如果数据全部是 NA ,那么结果将是 NA

实例1

import pandas as pd
import numpy as np

df = pd.DataFrame(np.random.randn(5, 3), index=['a', 'c', 'e', 'f',
'h'],columns=['one', 'two', 'three'])

df = df.reindex(['a', 'b', 'c', 'd', 'e', 'f', 'g', 'h'])

print (df['one'].sum())

执行上面示例代码,得到以下结果 -

-2.6163354325445014

示例2

import pandas as pd
import numpy as np

df = pd.DataFrame(index=[0,1,2,3,4,5],columns=['one','two'])
print (df['one'].sum())

执行上面示例代码,得到以下结果 -

nan

清理/填充缺少数据

Pandas 提供了各种方法来清除缺失的值。 fillna() 函数可以通过几种方法用非空数据“填充” NA 值,在下面的章节中将学习和使用。

用标量值替换NaN

以下程序显示如何用 0 替换 NaN

import pandas as pd
import numpy as np
df = pd.DataFrame(np.random.randn(3, 3), index=['a', 'c', 'e'],columns=['one',
'two', 'three'])
df = df.reindex(['a', 'b', 'c'])
print (df)
print ("NaN replaced with '0':")
print (df.fillna(0))

执行上面示例代码,得到以下结果 -

        one       two     three
a -0.479425 -1.711840 -1.453384
b       NaN       NaN       NaN
c -0.733606 -0.813315  0.476788
NaN replaced with '0':
        one       two     three
a -0.479425 -1.711840 -1.453384
b  0.000000  0.000000  0.000000
c -0.733606 -0.813315  0.476788

在这里填充零值; 当然,也可以填写任何其他的值。

填写NA前进和后退

使用重构索引章节讨论的填充概念,来填补缺失的值。

方法 动作
pad/fill 填充方法向前
bfill/backfill 填充方法向后

示例1

import pandas as pd
import numpy as np

df = pd.DataFrame(np.random.randn(5, 3), index=['a', 'c', 'e', 'f',
'h'],columns=['one', 'two', 'three'])
df = df.reindex(['a', 'b', 'c', 'd', 'e', 'f', 'g', 'h'])

print (df.fillna(method='pad'))

执行上面示例代码,得到以下结果 -

        one       two     three
a  0.614938 -0.452498 -2.113057
b  0.614938 -0.452498 -2.113057
c -0.118390  1.333962 -0.037907
d -0.118390  1.333962 -0.037907
e  0.699733  0.502142 -0.243700
f  0.544225 -0.923116 -1.123218
g  0.544225 -0.923116 -1.123218
h -0.669783  1.187865  1.112835

示例2

import pandas as pd
import numpy as np

df = pd.DataFrame(np.random.randn(5, 3), index=['a', 'c', 'e', 'f',
'h'],columns=['one', 'two', 'three'])

df = df.reindex(['a', 'b', 'c', 'd', 'e', 'f', 'g', 'h'])
print (df.fillna(method='backfill'))

执行上面示例代码,得到以下结果 -

        one       two     three
a  2.278454  1.550483 -2.103731
b -0.779530  0.408493  1.247796
c -0.779530  0.408493  1.247796
d  0.262713 -1.073215  0.129808
e  0.262713 -1.073215  0.129808
f -0.600729  1.310515 -0.877586
g  0.395212  0.219146 -0.175024
h  0.395212  0.219146 -0.175024

丢失缺少的值

如果只想排除缺少的值,则使用 dropna 函数和 axis 参数。 默认情况下, axis = 0 ,即在行上应用,这意味着如果行内的任何值是 NA ,那么整个行被排除。

实例1

import pandas as pd
import numpy as np

df = pd.DataFrame(np.random.randn(5, 3), index=['a', 'c', 'e', 'f',
'h'],columns=['one', 'two', 'three'])

df = df.reindex(['a', 'b', 'c', 'd', 'e', 'f', 'g', 'h'])
print (df.dropna())

执行上面示例代码,得到以下结果 -

        one       two     three
a -0.719623  0.028103 -1.093178
c  0.040312  1.729596  0.451805
e -1.029418  1.920933  1.289485
f  1.217967  1.368064  0.527406
h  0.667855  0.147989 -1.035978

示例2

import pandas as pd
import numpy as np

df = pd.DataFrame(np.random.randn(5, 3), index=['a', 'c', 'e', 'f',
'h'],columns=['one', 'two', 'three'])

df = df.reindex(['a', 'b', 'c', 'd', 'e', 'f', 'g', 'h'])
print (df.dropna(axis=1))

执行上面示例代码,得到以下结果 -

Empty DataFrame
Columns: []
Index: [a, b, c, d, e, f, g, h]

替换丢失(或)通用值

很多时候,必须用一些具体的值取代一个通用的值。可以通过应用替换方法来实现这一点。

用标量值替换 NA fillna() 函数的等效行为。

示例1

import pandas as pd
import numpy as np
df = pd.DataFrame({'one':[10,20,30,40,50,2000],
'two':[1000,0,30,40,50,60]})
print (df.replace({1000:10,2000:60}))

执行上面示例,得到以下结果 -

   one  two
0   10   10
1   20    0
2   30   30
3   40   40
4   50   50
5   60   60

示例2

import pandas as pd
import numpy as np
df = pd.DataFrame({'one':[10,20,30,40,50,2000],
'two':[1000,0,30,40,50,60]})
print (df.replace({1000:10,2000:60}))

执行上面示例代码,得到以下结果 -

   one  two
0   10   10
1   20    0
2   30   30
3   40   40
4   50   50
5   60   60

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