用pandas处理时间格式数据

蛰虫始航

发布于 2019-09-29 14:52:39

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发布于 2019-09-29 14:52:39

本文2023字，预计阅读需10分钟；

我们在处理时间相关的数据时有很多库可以用，最常用的还是内置的datetime、time这两个。做数据分析时基本都会导入pandas库，而pandas提供了Timestamp和Timedelta两个也很强大的类，并且在其官方文档[1]上直接写着对标datetime.datetime，所以就打算深入一下pandas内置的Timestamp的用法，在不导入datetime等库的时候实现对时间相关数据的处理。

Timestamp基本构成

根据Timestamp的官方文档，通过 pd.Timestamp('2019-09-26')和 pd.Timestamp(year=2019,month=9,day=26,hour=15)等形式可以得到一个时间戳类型的对象，Timestamp的常用输入参数有：

ts_input:要转为时间戳的数据，可以是字符串，整数或小数，int/float类型要和unit搭配着用；
unit：标识ts_input输入int/float到底是距1970-1-1的天数还是秒数还是毫秒数等；
year/month/day/hour/minute/second等：生成特定年月日的时间类型数据，年月日必须要有，否则会报TypeError；
tz：timezone，时区；

整理为思维导图如下：

Timestamp常用输入参数

（注：可点击查看大图，文末附有思维导图源文件下载方式）

Timestamp对象常用的属性如下，根据名称都挺容易理解是什么数据

.dayofyear：返回这个时间是当年的第几天，1月1号是第1天；如 pd.Timestamp('2019-1-15').dayofyear返回值是15；类似的属性还有： dayofweek /weekofyear；
.day：时间戳中的天，相当于是本月第几天；类似的属性还有year /month /hour/ minute/ second/ nanosecond /microsecond；
.daysinmonth：本月有多少天，如8月是31天，平年的2月是28天，也可以写做daysinmonth；和day属性不一样。
.asm8：把时间戳转成numpy里的datetime64格式；
.value：得到一个距离1970年1月1号的纳秒数值；相当于int(pd.Timestamp('%Y-%mm-%dd').asm8)；
.isleapyear：是否是闰年，类似的属性有is_month_end /is_quarter_end /is_quarter_start等；

整理为思维导图如下：

Timestamp常用属性

Timestamp对象常用的操作方法有：

.timestamp()：转换为一个浮点数表示的POSIX时间戳；POSIX时间戳也称Unix时间戳(Unix timestamp)，是一种时间表示方式，定义为从格林威治时间1970年01月01日00时00分00秒起至现在的总秒数。和其对应的是fromtimestamp()；如 pd.Timestamp.fromtimestamp(1569081600.0)=Timestamp('2019-09-22 00:00:00')；
.strftime()：转为特定格式的字符串；如 pd.Timestamp('2019-9-22 14:12:13').strftime('%Y/%m/%d')='2019/9/22'；
.strptime(string, format)：和strftime()相反，从特定格式字符串转时间戳， pd.Timestamp.strptime('2019-9-22 14:12:13','%Y-%m-%d %H:%M:%S')；关于各种字母代表哪个个时间元素（如m代表month而M代码minute）看datetime的文档；
.date()：把时间戳转为一个日期类型的对象，只有年月日， pd.Timestamp('2019-9-22 14:12:13').date()=datetime.date(2019,9,22)；
.combine(date, time)：把一个date类型和一个time类型合并为datetime类型；
.to_datetime64()：把时间戳转为一个numpy.datetime64类型；

整理的思维导图如下：

Timestamp常用方法

关于pd.Timedelta，时间间隔类型的知识，整理如下：

Timedelta常用属性和方法

需求与应用

从上面的描述我们可以看到Timestamp是很强大的，和datetime相比也不遑多让。

处理时间序列相关数据的需求主要有：生成时间类型数据、时间间隔计算、时间统计、时间索引、格式化输出。

例如业务中的算注册到首次付费时间、算活动开始到该用户付费时间、算停留时长（从进入页面到退出页面的时间或从打开APP到退出的时间差）、获取当前时间算年龄以进行数据验证等。

下面主要通过一个比较综合的示例整合以上需求：

假设有某人1年的早午晚餐消费数据(数据已脱敏)，其消费时间的列是一个 '2018-12-31 17:03:26' 这样的字符串；读入DataFrame后需转为Timestamp类型，并根据时间特征标记是早餐还是午餐或晚餐，统计吃早餐天数，看早餐时间分布（箱线图效果）等

代码如下：

import pandas as pd

df=pd.read_excel('cost-data-2018.xls')#读入数据  #type(df['日期'][0])=='str'
df['消费时间']=pd.to_datetime(df['日期']) 
df=df.loc[df['子类']=='早午晚餐'] #只研究早午晚餐类型
def eatClassing(x):#早午晚餐分类
    if 0<=x.hour<10:
        return '早餐'
    elif 10<=x.hour<16:
        return '午餐'
    return '晚餐' #
df['ecls']=df['消费时间'].apply(eatClassing) #ecls有三种可能：早餐/午餐/晚餐
#2018吃早餐天数
df['years']=df['消费时间'].apply(lambda x:x.year)
sdf=df.loc[df['years']==2018]
dd=len(sdf[sdf['ecls']=='早餐'])
ddr=dd/(pd.Timestamp('2018-12-31')-pd.Timestamp('2018-1-1')).days #吃早餐比率
print(dd,ddr)
#绘制吃饭时间分布
df['tfs']=df['消费时间'].apply(lambda x:x.hour+x.minute/60+x.second/3600)

#绘制箱线图
import matplotlib.pyplot as plt
%matplotlib inline  #代码在jupyter notebook里跑，其他环境用plt.show()
mor=df.loc[df['ecls']=='早餐',['tfs']]
mor.boxplot()
#同样的方法可以画午餐、晚餐的图：mor1=df.loc[df['ecls']=='午餐',['tfs']]

# 绘制小提琴图（violinplot）
import seaborn as sns
vdf=df.sort_values(by=['消费时间'])
sns.set(style="whitegrid",palette="pastel",color_codes='ture')
k={'早餐':'breakfast','午餐':'lunch','晚餐':'dinner'}
vdf['eclass']=vdf['ecls'].apply(lambda x:k[x])
sns.violinplot(x="eclass", y="tfs", data=vdf, split=True,inner="quart")