统计师的Python日记【第七天：数据清洗（1）】
本文是【统计师的Python日记】第7天的日记
回顾一下：
第1天学习了Python的基本页面、操作，以及几种主要的容器类型。
第2天学习了python的函数、循环和条件、类。
第3天了解了Numpy这个工具库。
第4、5两天掌握了Pandas这个库的基本用法。
第6天学习了数据的合并堆叠。
原文复习（点击查看）：
今天将带来第7天的学习日记。
目录如下：
前言
1. 删除重复
2. 异常值监测
3. 替换
4. 数据映射
5. 数值变量类型化
6. 创建哑变量
统计师的Python日记【第7天：数据清洗（1）】
前言
根据我的Python学习计划：
Numpy → Pandas → 掌握一些数据清洗、规整、合并等功能 → 掌握类似与SQL的聚合等数据管理功能 → 能够用Python进行统计建模、假设检验等分析技能 → 能用Python打印出100元钱 → 能用Python帮我洗衣服、做饭 → 能用Python给我生小猴子......
上一篇的数据合并，以及本篇的数据清洗，都是非常非常实用的技能。我们用Python做数据分析，其实会有80%的功夫花在这些操作上面。我曾经去德国专门学过如何用做SAS数据清洗，数据清洗有一个专门的流程，涉及到数据缺失处理、变量值覆盖、日期时间数据、异常值、多选题数据处理、文本处理等等。日常项目中，可能随时用到这里面的某个技能，今天，就来学习一下Python的数据清洗吧！
现在有一份心脏病患者的数据，经过问卷调查之后，最终录入数据如下：
- Age：年龄
- Areas：来自哪里，有A/B/C/D四个地区
- ID：患者的唯一识别编号
- Package：每天抽几包烟，缺失的为-9，代表不抽烟
- SHabit：睡眠习惯，1-早睡早起；2-晚睡早起；3-早睡晚起；4-晚睡晚起
为了学习方便，假设这里就这些变量吧。
看完这个变量说明我不淡定了，这个数据存在很多问题啊！Age是年龄？158是什么鬼？？还有6岁小孩，每天抽1包烟？ID是唯一编号吗？为什么有3个1号、2个5号、2个9号、2个10号？
这个数据问题太多了，因此我要逐一来清洗一下，顺便学一下数据清洗方面的知识。
1. 删除重复
3个1号、2个5号、2个9号、2个10号。这是数据录入中经常出现的问题——重复录入了，所以首先我要把那么多占空间又没用的重复数据剔除。
介绍两个方法：data.duplicated() 和 data.drop_duplicates()，前者标记出哪些是重复的（true），后者直接将重复删除。
所以drop.duplicates直接就将重复值删除了，默认保留第一条。
以上是按照“有两行数据，这两行数据的所有变量值都一样，这么这两行就算重复数据”，但有时候我们会只根据一个变量来剔除重复，比如值根据Areas这个变量，那么A/B/C/D四个地区只会保留第一条，传入take_last=True则保留最后一个：
A/B/C/D每个地区值保留一条数据了。
2. 异常值检测
在第一步剔除重复值之后。得到了无重复数据的data_noDup:
第二步，我想检测一下数据中有没有异常值。首先可以用 describe() 进行一个描述分析，在第五天的学习中（第5天：Pandas，露两手）已经学过如何对数据进行描述：
有两个变量值得我们注意，一个是age，最大值158、最小值6，肯定有问题，另一个是package，最小值是-9，存在缺失。
用 data[条件] 的方式可以看一下有多少age大于100、age小于10,、package为-9的：
好了，检测完毕，现在来处理这些异常值。
3. 替换
我要把异常的年龄替换成缺失，把package等于-9的替换成0（换成0是因为，不抽烟其实也就是抽烟数量为0，这样还能少一些缺失值）。
替换的方式有2种，字典，或者替换关系组成的数组：
（1）data.replace([A, B], [A_R, B_R])，如果这里替换之后的值A_R和B_R是一样的，那么[A_R,B_R]直接是A_R就可以了
（2）data.replace({A:A_R, B:B_R})，这是字典的方式。
所以，这里想要将age的6、158替换成缺失，就应该为：
data_noDup['Age'].replace([158, 6], np.nan)
将package的-9替换成0：
data_noDup['Package'].replace(-9, 0)
替换之后的数据命名为data_noDup_rep：
4. 数据映射
接下来的一些处理，是为了变量能够更加便于分析，首先是要进行数据映射。什么是映射呢？以Areas为例，Areas取四个地区：A/B/C/D，这四个地区在分析的时候并没有什么意义，但A/B/C为城市，D为农村，这个很有意义，所以我要根据areas创建新变量CType：U-城市、R-农村，映射关系如下：
方法就是写一个映射字典，把A/B/C变成U，把D变成R：
areas_to_ctype={'A':'U','B':'U','C':'U','D':'R'}
然后使用 map(映射字典) 去创建新变量CType：
data_noDup_rep['CType']=data['Areas'].map(areas_to_ctype)
其实用替换也可以，但是替换是在原列上替换，而映射自己可以新建一个变量。
5. 数值变量类型化
接下来还要处理的变量是年龄Age，需要分成四组，
- 0：30岁以下，也就是0到30岁
- 1：30-40岁
- 2：40-50岁
- 3：50岁以上，不妨设为50-100岁
这个问题如果用映射MAP的话就麻烦了，每一个年龄都要写一个映射。使用 cut 函数来分割，就可以自己分割成几个组。
1）首先要设置几个分割点：0、30、40、50、100：cutPoint=[0,30, 40, 50,80]
2）接着，用 cut(data, cutPoint) 的格式对age按照cutPoint进行划分：pd.cut(data_noDup_rep['Age'],cutPoint)
3）最后，将这个赋给新变量ageGroup：data_noDup_rep['ageGroup'] =pd.cut(data_noDup_rep['Age'],cutPoint)
这样很不好看有木有？怎么把四个组分别用0、1、2、3来表示呢？
设定一个组标签groupLabel=[0,1,2,3]，指定 labels=groupLable 即可。
data_noDup_rep['ageGroup'] =pd.cut(data_noDup_rep['Age'],cutPoint, labels=groupLabel)
一个问题来了，依稀记得之前做过一个项目，样本量有7000，年龄分组是按照分位数来分的，那再python中能否实现？
可以的，用 qcut(data, n) 就可以，按照分位数分n组，比如分2组，那么就按照中位数来分，分4组，就按照四分位数来分。对这个例子我分两组：
data_noDup_rep['ageGroup'] =pd.qcut(data_noDup_rep['Age'],2)
6. 创建哑变量
哑变量一般用于两种情况：一是变量值是无序并列的，比如例子中的SHabit，四个选项1、2、3、4是并列的；另一种就是多选题，也需要生成哑变量。
以本例中的SHabit（睡眠情况）为例，四个取值是并列的，没有顺序，因此我们要把这1个问题变成4个：
SHabit（睡眠习惯，1-早睡早起；2-晚睡早起；3-早睡晚起；4-晚睡晚起）
变成：
SHabit_1：是否早睡早起？（0-否，1-是）
SHabit_2：是否晚睡早起？（0-否，1-是）
SHabit_3：是否早睡晚起？（0-否，1-是）
SHabit_4：是否晚睡晚起？（0-否，1-是）
使用 get.dummies( data[‘SHabit’] ) 就可以直接搞定：
生成了四个变量。要把它合并入原数据data_noDup_rep中去，只要用 merge 就可以了（上一文刚刚介绍过数据的合并，戳复习→第6天：数据合并）
data_noDup_rep_dum =pd.merge(data_noDup_rep, pd.get_dummies(data_noDup_rep['SHabit']),right_index=True, left_index=True)
（注：因为合并键值是索引，因此要用right_index=True和left_index=True）
一个问题：变量名1、2、3、4太丑了！
可以在get_dummies函数中加 prefix=’’ 选项为名字加一个前缀：
data_noDup_rep_dum =pd.merge(data_noDup_rep, pd.get_dummies(data_noDup_rep['SHabit'], prefix='SHabit' ), right_index=True, left_index=True)
变量比较多，所以换行显示了。还有一种情况，如果SHabit是多选呢？每个人的睡眠习惯不止一种，像这样：
这样的多选题数据，在分析中肯定一点用没有，处理的方法也是生成哑变量，如何生成？将在【第8天：数据清洗（2）文本分析】中学习，除此之外，还要学习如何进行分列处理、如何处理文本数据中的空白，如何使用正则表达式。