数据分析篇 | Pandas 概览
Pandas 是 Python 的核心数据分析支持库，提供了快速、灵活、明确的数据结构，旨在简单、直观地处理关系型、标记型数据。Pandas 的目标是成为 Python 数据分析实践与实战的必备高级工具，其长远目标是成为最强大、最灵活、可以支持任何语言的开源数据分析工具。经过多年不懈的努力，Pandas 离这个目标已经越来越近了。
Pandas 适用于处理以下类型的数据：
- 与 SQL 或 Excel 表类似的，含异构列的表格数据。
- 有序和无序（即非固定频率）的时间序列数据。
- 带行列标签的矩阵数据，包括同构或异构型数据。
- 任意其它形式的观测、统计数据集。数据转入 Pandas 数据结构时不必事先标记。
Pandas 的主要数据结构是 Series（一维数据）与 DataFrame（二维数据），这两种数据结构足以处理金融、统计、社会科学、工程等领域里的大多数典型用例。对于 R 用户，DataFrame 提供了比 R 语言 data.frame 更丰富的功能。Pandas 基于 NumPy 开发，可以与其它第三方科学计算支持库完美集成。
Pandas 就像一把万能瑞士军刀，下面仅列出了它的部分优势 ：
- 处理浮点与非浮点数据里的缺失数据，表示为
NaN； - 大小可变：插入或删除 DataFrame 等多维对象的列；
- 自动、显式数据对齐：显式地将对象与一组标签对齐，也可以忽略标签，在 Series、DataFrame 计算时自动与数据对齐；
- 强大、灵活的分组（group by）功能：拆分-应用-组合数据集，聚合、转换数据；
- 把 Python 和 NumPy 数据结构里不规则、不同索引的数据轻松地转换为 DataFrame 对象；
- 基于智能标签，对大型数据集进行切片、花式索引、子集分解等操作；
- 直观地合并（merge）、连接（join）数据集；
- 灵活地重塑（reshape）、透视（pivot）数据集；
- 轴支持结构化标签：即一个刻度支持多个标签；
- 成熟的 IO 工具：用于读取文本文件（CSV 等支持分隔符的文件）、Excel 文件、数据库等来源的数据，利用超快的 HDF5 格式保存 / 加载数据；
- 时间序列：支持日期范围生成、频率转换、移动窗口统计、移动窗口线性回归、日期位移等时间序列功能。
这些功能主要是为了解决其它编程语言、科研环境的痛点。数据科学家处理数据一般分为以下几个阶段：数据整理与清洗、数据分析与建模、数据可视化与制表，Pandas 是实现这些数据处理工作的理想工具。
其它说明：
- Pandas 速度很快。Pandas 的很多底层算法都用 Cython 优化过。然而，为了保持通用性，必然要牺牲一些性能，如果专注于某一功能，您完全可以开发出比 pandas 更快的专用工具。
- Pandas 是 statsmodels 的依赖项，因此，Pandas 也是 Python 中统计计算生态圈的重要组成部分。
- Pandas 已广泛应用于金融领域。
数据结构
维数 | 名称 | 描述 |
|---|---|---|
1 | Series | 带标签的一维同构数组 |
2 | DataFrame | 带标签的，大小可变的，二维异构表格 |
为什么有多个数据结构？
Pandas 数据结构就像是低维数据的容器。比如，DataFrame 是 Series 的容器，而 Series 则是标量的容器。使用这种方式，可以在容器中以字典的形式插入或删除对象。
此外，通用 API 函数的默认操作要顾及时间序列与截面数据集的方向。多维数组存储二维或三维数据时，编写函数要注意数据集的方向，这对用户来说是一种负担；如果不考虑 C 或 Fortran 中连续性对性能的影响，一般情况下，不同的轴在程序里其实没有什么区别。Pandas 里，轴的概念主要是为了给数据赋予更直观的语义，即用“更恰当”的方式表示数据集的方向。这样做是为了让用户编写数据转换函数时，少费点脑子。
处理 DataFrame 等表格数据时，index（行）或 columns（列）比 axis 0 和 axis 1 更直观。用这种方式迭代 DataFrame 的列，代码更易读易懂：
for col in df.columns:
series = df[col]
# do something with series
大小可变与数据复制
Pandas 所有数据结构的值都是可变的，但数据结构的大小并非都是可变的，比如，Series 的长度不可改变，但 DataFrame 里就可以插入列。
Pandas 里，绝大多数方法都不改变原始的输入数据，而是复制数据，生成新的对象。一般来说，原始输入数据不变更稳妥。
获得支持
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社区
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Pandas 是 NumFOCUS 赞助的项目。有了稳定的资金来源，就确保了 Pandas，这一世界级开源项目的成功，为本项目捐款也更有保障。
项目监管
自 2008 年以来，Pandas 沿用的监管流程已正式编纂为项目监管文档。这些文件阐明了如何决策，如何处理营利组织与非营利实体进行开源协作开发的关系等内容。
Wes McKinney 是仁慈的终身独裁者。