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Pandas數(shù)據(jù)填充的具體實現(xiàn)

更新時間：2024年07月26日 10:00:43 作者：量化回測和PA交易

在數(shù)據(jù)分析與預(yù)處理過程中,臟數(shù)據(jù)幾乎不可避免,本文主要介紹了Pandas數(shù)據(jù)填充的具體實現(xiàn),也稱為缺失值處理,使數(shù)據(jù)清洗工作更加高效,感興趣的可以了解一下

前言

在數(shù)據(jù)分析與預(yù)處理過程中，臟數(shù)據(jù)幾乎不可避免，這直接影響到后續(xù)分析的準(zhǔn)確性和可靠性。清洗數(shù)據(jù)中最常見的就是處理空值。Pandas DF的數(shù)據(jù)填充功能非常強(qiáng)大。本文介紹Pandas中常用的幾種數(shù)據(jù)填充（也稱為缺失值處理）方法，使數(shù)據(jù)清洗工作更加高效。

填充

fillna()是Pandas中最基礎(chǔ)也是最靈活的填充缺失值方法。它允許你用特定的值、Series、DataFrame或前一個/后一個非空值來填充缺失值（NaN）。

常數(shù)填充

In [1]: import pandas as pd
In [2]: import numpy as np
In [3]: data = {'A': [1, 2, np.nan], 'B': [5, np.nan, np.nan], 'C': [1, 2, 3]}
In [4]:  df = pd.DataFrame(data)
In [5]: df
Out[5]:
     A    B  C
0  1.0  5.0  1
1  2.0  NaN  2
2  NaN  NaN  3
In [6]: df.fillna(0)
Out[6]:
     A    B  C
0  1.0  5.0  1
1  2.0  0.0  2
2  0.0  0.0  3

Series填充

可以使用一個Series對不同列使用不同的值進(jìn)行填充, 具體如下:

fill_values = pd.Series([10, 20, 30], index=['A', 'B', 'C'])

In [12]: df
Out[12]:
     A    B  C
0  1.0  5.0  1
1  2.0  NaN  2
2  NaN  NaN  3

In [13]: df.fillna(fill_values)
Out[13]:
      A     B  C
0   1.0   5.0  1
1   2.0  20.0  2
2  10.0  20.0  3

附近值填充

前向填充: 使用上一行的值

In [18]: df
Out[18]:
     A    B  C
0  1.0  5.0  1
1  2.0  NaN  2
2  NaN  NaN  3

In [19]: df.ffill()
Out[19]:
     A    B  C
0  1.0  5.0  1
1  2.0  5.0  2
2  2.0  5.0  3

后向填充: 使用后一行的值

In [22]: data = {'A': [1, 2, np.nan], 'B': [5, np.nan, 88], 'C': [1, 2, 3]}

In [23]: df = pd.DataFrame(data)

In [24]: df
Out[24]:
     A     B  C
0  1.0   5.0  1
1  2.0   NaN  2
2  NaN  88.0  3

In [25]: df.bfill()
Out[25]:
     A     B  C
0  1.0   5.0  1
1  2.0  88.0  2
2  NaN  88.0  3

同一行中指定列值進(jìn)行填充

In [28]: df
Out[28]:
     A     B  C
0  1.0   5.0  1
1  2.0   NaN  2
2  NaN  88.0  3

In [29]: df['A']=df.apply(lambda row: row['C'] if pd.isnull(row['A']) else row['A'], axis=1)

In [30]: df
Out[30]:
     A     B  C
0  1.0   5.0  1
1  2.0   NaN  2
2  3.0  88.0  3

插值

插值法是一個非常有用的功能，通過插值進(jìn)行填充可以保證一些時序數(shù)值相對合理和連續(xù)。這特別能夠避免一些因為數(shù)據(jù)丟失原因產(chǎn)生的跳空出現(xiàn)。

線性插值

In [2]: data = {'A': [1, 2, np.nan, 4], 'B': [np.nan, 5, np.nan, 8]}
In [3]: df = pd.DataFrame(data)
In [4]: df
Out[4]:
     A    B
0  1.0  NaN
1  2.0  5.0
2  NaN  NaN
3  4.0  8.0
In [5]: df.interpolate()
Out[5]:
     A    B
0  1.0  NaN
1  2.0  5.0
2  3.0  6.5
3  4.0  8.0

時間序列插值

當(dāng)df使用datetime作為索引時，支持基于時間的插值，如下代碼給出了示例：

In [11]: date_index = pd.date_range(start='2024-06-25', periods=7, freq='D')
In [12]: dates_to_remove = pd.to_datetime(['2024-06-26', '2024-06-30'])
In [13]: date_index = date_index[~date_index.isin(dates_to_remove)]
In [14]: date_index
Out[14]:
DatetimeIndex(['2024-06-25', '2024-06-27', '2024-06-28', '2024-06-29',
               '2024-07-01'],
              dtype='datetime64[ns]', freq=None)
In [15]: data_ts = {'Value': [1, 2, np.nan, np.nan, 8]}
In [16]: pd.DataFrame(data_ts, index=date_index)
Out[16]:
            Value
2024-06-25    1.0
2024-06-27    2.0
2024-06-28    NaN
2024-06-29    NaN
2024-07-01    8.0
# 對比普通線性插值和時間序列插值
In [17]: pd.DataFrame(data_ts, index=date_index).interpolate()
Out[17]:
            Value
2024-06-25    1.0
2024-06-27    2.0
2024-06-28    4.0
2024-06-29    6.0
2024-07-01    8.0
In [18]: pd.DataFrame(data_ts, index=date_index).interpolate(method='time')
Out[18]:
            Value
2024-06-25    1.0
2024-06-27    2.0
2024-06-28    3.5
2024-06-29    5.0
2024-07-01    8.0

Pandas的插值函數(shù)基于scipy.interpolate.interp1d — SciPy v1.13.1 Manual, 同時也支持SciPy的幾個‘zero’, ‘slinear’, ‘quadratic’, ‘cubic’, ‘barycentric’, ‘polynomial等不同的插值類型。具體不同插值類型可以在遇到需要的時候，深入閱讀文檔研究，本文不在重復(fù)贅述。

到此這篇關(guān)于Pandas數(shù)據(jù)填充的具體實現(xiàn)的文章就介紹到這了,更多相關(guān)Pandas數(shù)據(jù)填充內(nèi)容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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