利用excel与Pandas完成实现数据透视表
数据透视表是一种分类汇总数据的方法。本文章将会介绍如何用Pandas完成数据透视表的制作和常用操作。
1，制作数据透视表
制作数据透视表的时候，要确定这几个部分：行字段、列字段、数据区，汇总函数。数据透视表的结构如图1所示。
图1 数据透视表的结构
Excel制作数据透视表很简单，选中表格数据，并点击工具栏上的“数据透视表”菜单即可，如图2所示。
图2 Excel制作数据透视表
Pandas里制作数据透视表主要使用pivot_table方法。pivot_table方法的调用形式如下：
DataFrame.pivot(index, columns, values, aggfunc)其实index参数对应行字段，columns参数对应列字段，values参数对应数据区。aggfunc的默认值是numpy.mean，也就是计算平均值。
下面结合实例讲解pivot_table的用法，首先用以下代码导入示例数据：
import pandas as pd
import xlwings as xw
path = "D:/chapter11/数据透视表.xlsx"
wb = xw.Book(path)
sheet = wb.sheets[0]
df = sheet.range("A1:E7").options(pd.DataFrame, index=False, header=True).value用pivot_table方法制作数据透视表，商品作为行字段，品牌作为列字段，销售额放在数据区，这样设置：
pt1 = df.pivot_table(index='商品', columns='品牌', values='销售额')
sheet.range("G1").options(index=True, header=True).value = pt1结果如图3所示。这个表格计算的是销售额的平均值。
图3 商品销售数据透视表
上面的代码修改一下，把数量放在数据区，设置汇总函数是sum：
pt2 = df.pivot_table(index='商品', columns='品牌', values='数量' , aggfunc='sum')
sheet.range("G8").options(index=True, header=True).value = pt2结果如图4所示。这个表格计算的是销售数量的和。
图4 商品销售数据透视表
可以看到这两个数据透视表是有缺失值的，pivot_table有一个参数fill_value，就是用来填充这些缺失值的，例如：
df.pivot_table(index='商品', columns='品牌', values='数量', fill_value=0)pivot_table方法还支持对透视表进行统计计算，而且会新建一个列来存放计算结果。这个统计需要用到以下两个参数：
- q margins，设定是否添加汇总列，一般设置为True。
- q margins_name，汇总列的名称。
示例代码如下：
pt3 = df.pivot_table(index='商品', columns='品牌', values='销售额', fill_value=0, aggfunc='sum', margins=True, margins_name="汇总")
sheet.range("L1").options(index=True, header=True).value = pt3计算结果如图5所示。
图5 数据透视表汇总计算
参数index和values都可以是列表类型，例如：
pt4 = df.pivot_table(index=['品牌', '商品'], values=['销售额', '利润'], aggfunc='sum')
sheet.range("L8").options(index=True, header=True).value = pt4统计结果如图6所示。
图6 统计结果
这个数据透视表可以对利润和销售额进行不同的汇总计算，这时候aggfunc是字典类型，例如对销售额计算平均值，对利润计算总和，可以这样：
pt5 = df.pivot_table(index=['品牌', '商品'], values=['销售额', '利润'], aggfunc={
'销售额':'mean', '利润':'sum'})
sheet.range("L15").options(index=True, header=True).value = pt5统计结果如图7所示。
图7 统计结果
对于同一个指标可以设定多个汇总函数，例如：
pt6 = df.pivot_table(index=['品牌', '商品'], values=['销售额', '利润'], aggfunc={
'销售额':['mean', 'sum'], '利润':['mean', 'sum']})
sheet.range("L22").options(index=True, header=True).value = pt6统计结果如图8所示。
图8 统计结果
2，筛选数据透视表中的数据
pivot_table的运算结果是一个DataFrame类型，所以可以用DataFrame截取数据的方法筛选数据透视表中的数据。本节用于示例的数据透视表如下：
pt = df.pivot_table(index='商品', columns='品牌', values='销售额', fill_value=0, aggfunc='sum', margins=True, margins_name="汇总")在jupyter中输出pt如图9所示。
图9 输出变量pt
下面给出几个筛选数据的例子，这些例子的结果都可以通过Range对象的options方法转换成Excel表格数据。
（1）仅保留汇总列的数据。
pt['汇总']结果是一个Series，如下所示。
商品
洗衣机 24000.0
电风扇 62000.0
空调 81000.0
汇总 167000.0
Name: 汇总, dtype: float64要提取洗衣机的汇总数据，可以用以下表达式：
pt['汇总']['洗衣机']（2）获取品牌A、B、C的汇总数据。
pt[['A', 'B', 'C']]结果如图10所示。
图10 获取品牌A、B、C的汇总数据
（3）仅保留商品洗衣机的汇总数据。
pt.loc['洗衣机']结果如下所示。
品牌
A 11000.0
B 0.0
C 13000.0
汇总 24000.0
Name: 洗衣机, dtype: float64（4）仅保留商品洗衣机和电风扇的汇总数据。
pt.loc[['洗衣机', '电风扇']]结果如图11所示。
图11 仅保留结果的某些行
（5）仅保留汇总数据某些行和列。
pt[['A', 'B', 'C']].loc[['洗衣机', '电风扇']]输出结果如图12所示。
图12 仅保留汇总数据某些行和列
3，使用字段列表排列数据透视表中的数据
数据透视表是一个DataFrame，所以可以用sort_values方法来按某列排序，示例代码如下：
pt = df.pivot_table(index='商品', columns='品牌', values='销售额', fill_value=0, aggfunc='sum', margins=True, margins_name="汇总")
pt.sort_values(by="汇总")结果如图13所示。
图13 按汇总列升序排列
从结果可以看出洗衣机的总销售额是最低的。
4，对数据透视表中的数据进行分组
在Excel中还支持对数据透视表中的数据进行分组，例如可以把风扇和空调的数据分为一组来计算，如图14所示。
图14 对数据透视表中的数据进行分组
用Pandas也可以实现类似的统计，示例代码如下：
代码11-9 对数据透视表中的数据进行分组统计
import pandas as pd
import xlwings as xw
path = "D:/chapter11/数据透视表.xlsx"
wb = xw.Book(path)
pt = df.pivot_table(index='商品', values='销售额', fill_value=0, aggfunc='sum',
margins=True, margins_name="总计")
pt.loc['分组1'] = pt.loc['电风扇'] + pt.loc['空调']
pt.loc['分组2'] = pt.loc['洗衣机']
# reindex方法重新排列表格
grouppt = pt.reindex(['分组1', '电风扇', '空调', '分组2', '洗衣机', '总计'])
sheet.range("A9").options(index=True, header=True).value = grouppt输出结果如图15所示。
图15 数据透视表分组统计
代码中最关键的部分就是用loc属性读取数据透视表的行数据并进行相加运算得出分组统计结果。
声明：本文选自中国水利水电出版社的《Python +Excel高效办公:轻松实现Python数据分析与可视化》一书，略有修改，经出版社授权刊登于此。
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