Pandas进阶叁 索引

pandas进阶系列根据datawhale远昊大佬的joyful pandas教程写一些自己的心得和补充，本文部分引用了原教程，并参考了《利用Python进行数据分析》、pandas官网

这几天太忙了，这次没怎么总结学习的内容，先把做的作业题放一下，晚上刚从外地回来，明天开始有更多时间了，这次打卡内容有些单薄，希望助教大大理解（题目思考过程随后补上）

【练一练】

select_dtypes是一个实用函数，它能够从表中选出相应类型的列，若要选出所有数值型的列，只需使用.select_dtypes('number')，请利用布尔列表选择的方法结合DataFrame的dtypes属性在learn_pandas数据集上实现这个功能。

在做这道习题的时候发现pandas里没有专门的number类型，由于在第一期学习numpy的时候我看过numpy dtype的类型层级结构，所以记得numpy的dtype里有number类型，numpy的层级结构如图所示：
dtype层级结构[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-B3PSzzzr-1608650718583)(attachment:image-2.png =500*400)]
图中有些类有下划线，是为了和python内置类有所区分。numpy包将这些类型作为整个包的全局常量，在这道题中我用了np.issubdtype来判断一个类型是不是另一个类型的子类，pandas的数据的dtype也是通过numpy实现的，所以在这道题中我遍历所有列，判断其类型是不是np.number的子类，来求出一个DataFrame实例的所有数值型的列。

import numpy as np
import pandas as pd
df = pd.read_csv('../data/learn_pandas.csv', usecols = ['School', 'Grade', 'Name', 'Gender', 'Weight', 'Transfer'])

df_demo = df.copy()
df_demo[[c for c in df_demo.columns if np.issubdtype(df_demo[c].dtype, np.number)]].head()

	Weight
0	46.0
1	70.0
2	89.0
3	41.0
4	74.0

%%timeit
df_demo = df.copy()
df_demo[[c for c in df_demo.columns if np.issubdtype(df_demo[c].dtype, np.number)]].head()

1.05 ms ± 188 µs per loop (mean ± std. dev. of 7 runs, 1000 loops each)

%%timeit
df_demo.select_dtypes('number').head()

898 µs ± 8.67 µs per loop (mean ± std. dev. of 7 runs, 1000 loops each)

【练一练】

与单层索引类似，若存在重复元素，则不能使用切片，请去除重复索引后给出一个元素切片的例子。

【END】

此外，在多级索引中的元组有一种特殊的用法，可以对多层的元素进行交叉组合后索引，但同时需要指定loc的列，全选则用:表示。其中，每一层需要选中的元素用列表存放，传入loc的形式为[(level_0_list, level_1_list), cols]。例如，想要得到所有北大和复旦的大二大三学生，可以如下写出：

【练一练】

尝试在rename_axis中使用函数完成与例子中一样的功能。

【END】

对于整个索引的元素替换，可以利用迭代器实现：

五、练习

Ex1：公司员工数据集

现有一份公司员工数据集：

df = pd.read_csv('../data/company.csv')
df.head(3)

	EmployeeID	birthdate_key	age	city_name	department	job_title	gender
0	1318	1/3/1954	61	Vancouver	Executive	CEO	M
1	1319	1/3/1957	58	Vancouver	Executive	VP Stores	F
2	1320	1/2/1955	60	Vancouver	Executive	Legal Counsel	F

1. 分别只使用query和loc选出年龄不超过四十岁且工作部门为Dairy或Bakery的男性。
2. 选出员工ID号 为奇数所在行的第1、第3和倒数第2列。
3. 按照以下步骤进行索引操作：

• 把后三列设为索引后交换内外两层
• 恢复中间一层
• 修改外层索引名为Gender
• 用下划线合并两层行索引
• 把行索引拆分为原状态
• 修改索引名为原表名称
• 恢复默认索引并将列保持为原表的相对位置

dpt = ['Dairy', 'Bakery']
df.query("(age <= 40)&(department == @dpt)&(gender=='M')").head(3)
df.loc[(df.age<=40)&df.department.isin(dpt)&(df.gender=='M')].head(3)
df.iloc[(df.EmployeeID%2==1).values,[0,2,-2]].head()
df_op = df.copy()
df_op = df_op.set_index(df_op.columns[-3:].tolist()).swaplevel(0,2,axis=0)
df_op = df_op.reset_index(level=1)
df_op = df_op.rename_axis(index={'gender':'Gender'})
df_op.index = df_op.index.map(lambda x:'_'.join(x))
df_op.index = df_op.index.map(lambda x:tuple(x.split('_')))
df_op = df_op.rename_axis(index=['gender', 'department'])
df_op = df_op.reset_index().reindex(df.columns, axis=1)
df_op.equals(df)

Ex2：巧克力数据集

现有一份关于巧克力评价的数据集：

df = pd.read_csv('../data/chocolate.csv')
df.head(3)

	Company	Review\nDate	Cocoa\nPercent	Company\nLocation	rating
0	A. Morin	2016	63%	France	3.75
1	A. Morin	2015	70%	France	2.75
2	A. Morin	2015	70%	France	3.00

1. 把列索引名中的\n替换为空格。
2. 巧克力rating评分为1至5，每0.25分一档，请选出2.75分及以下且可可含量Cocoa Percent高于中位数的样本。
3. 将Review Date和Company Location设为索引后，选出Review Date在2012年之后且Company Location不属于France, Canada, Amsterdam, Belgium的样本。

df = pd.read_csv('../data/chocolate.csv')
df.columns = [' '.join(i.split('\n')) for i in df.columns]
df.head(3)
df['Cocoa Percent'] = df['Cocoa Percent'].apply(lambda x:float(x[:-1])/100)
df.query('(rating<3)&(`Cocoa Percent`>`Cocoa Percent`.median())').head(3)
idx = pd.IndexSlice
exclude = ['France', 'Canada', 'Amsterdam', 'Belgium']
res = df.set_index(['Review Date', 'Company Location']).sort_index(level=0)
res.loc[idx[2012:,~res.index.get_level_values(1).isin(exclude)],:].head(3)