Pandas缺失数据

数据丢失(缺失)在现实生活中总是一个问题。机器学习和数据挖掘等领域由于数据缺失导致的数据质量差，在模型预测的准确性上面临着严重的问题。在这些领域，缺失值处理是使模型更加准确和有效的重点。

何时以及为什么数据丢失？

想象一下有一个产品的在线调查。很多时候，人们不会分享与他们有关的所有信息。很少有人分享他们的经验，但不是他们使用产品多久; 很少有人分享使用产品的时间，经验，但不是他们的个人联系信息。因此，以某种方式或其他方式，总会有一部分数据总是会丢失，这是非常常见的现象。

现在来看看如何处理使用Pandas的缺失值(如NA或NaN)。

import pandas as pd

import numpy as np

df = pd.DataFrame(np.random.randn(5, 3), index=['a', 'c', 'e', 'f',

'h'],columns=['one', 'two', 'three'])

df = df.reindex(['a', 'b', 'c', 'd', 'e', 'f', 'g', 'h'])

print (df)

Python

执行上面示例代码，得到以下结果 -

        one       two     three

a  0.691764 -0.118095 -0.950871

b       NaN       NaN       NaN

c -0.886898  0.053705 -1.269253

d       NaN       NaN       NaN

e -0.344967 -0.837128  0.730831

f -1.193740  1.767796  0.888104

g       NaN       NaN       NaN

h -0.755934 -1.331638  0.272248

Shell

使用重构索引(reindexing)，创建了一个缺少值的DataFrame。在输出中，NaN表示不是数字的值。

检查缺失值

为了更容易地检测缺失值(以及跨越不同的数组dtype)，Pandas提供了isnull()和notnull()函数，它们也是Series和DataFrame对象的方法 -

示例1

import pandas as pd

import numpy as np

df = pd.DataFrame(np.random.randn(5, 3), index=['a', 'c', 'e', 'f',

'h'],columns=['one', 'two', 'three'])

df = df.reindex(['a', 'b', 'c', 'd', 'e', 'f', 'g', 'h'])

print (df['one'].isnull())

Python

执行上面示例代码，得到以下结果 -

a    False

b     True

c    False

d     True

e    False

f    False

g     True

h    False

Name: one, dtype: bool

Shell

示例2

import pandas as pd

import numpy as np

df = pd.DataFrame(np.random.randn(5, 3), index=['a', 'c', 'e', 'f',

'h'],columns=['one', 'two', 'three'])

df = df.reindex(['a', 'b', 'c', 'd', 'e', 'f', 'g', 'h'])

print (df['one'].notnull())

Python

执行上面示例代码，得到以下结果 -

a     True

b    False

c     True

d    False

e     True

f     True

g    False

h     True

Name: one, dtype: bool

Shell

缺少数据的计算

在求和数据时，NA将被视为0
如果数据全部是NA，那么结果将是NA

实例1

import pandas as pd

import numpy as np

df = pd.DataFrame(np.random.randn(5, 3), index=['a', 'c', 'e', 'f',

'h'],columns=['one', 'two', 'three'])

df = df.reindex(['a', 'b', 'c', 'd', 'e', 'f', 'g', 'h'])

print (df['one'].sum())

Python

执行上面示例代码，得到以下结果 -

-2.6163354325445014

Shell

示例2

import pandas as pd

import numpy as np

df = pd.DataFrame(index=[0,1,2,3,4,5],columns=['one','two'])

print (df['one'].sum())

Python

执行上面示例代码，得到以下结果 -

nan

Shell

清理/填充缺少数据

Pandas提供了各种方法来清除缺失的值。fillna()函数可以通过几种方法用非空数据“填充”NA值，在下面的章节中将学习和使用。

用标量值替换NaN

以下程序显示如何用0替换NaN。

import pandas as pd

import numpy as np

df = pd.DataFrame(np.random.randn(3, 3), index=['a', 'c', 'e'],columns=['one',

'two', 'three'])

df = df.reindex(['a', 'b', 'c'])

print (df)

print ("NaN replaced with '0':")

print (df.fillna(0))

Python

执行上面示例代码，得到以下结果 -

        one       two     three

a -0.479425 -1.711840 -1.453384

b       NaN       NaN       NaN

c -0.733606 -0.813315  0.476788

NaN replaced with '0':

        one       two     three

a -0.479425 -1.711840 -1.453384

b  0.000000  0.000000  0.000000

c -0.733606 -0.813315  0.476788

Shell

在这里填充零值; 当然，也可以填写任何其他的值。

填写NA前进和后退

使用重构索引章节讨论的填充概念，来填补缺失的值。

方法	动作
`pad/fill`	填充方法向前
`bfill/backfill`	填充方法向后

示例1

import pandas as pd

import numpy as np

df = pd.DataFrame(np.random.randn(5, 3), index=['a', 'c', 'e', 'f',

'h'],columns=['one', 'two', 'three'])

df = df.reindex(['a', 'b', 'c', 'd', 'e', 'f', 'g', 'h'])

print (df.fillna(method='pad'))

Python

执行上面示例代码，得到以下结果 -

        one       two     three

a  0.614938 -0.452498 -2.113057

b  0.614938 -0.452498 -2.113057

c -0.118390  1.333962 -0.037907

d -0.118390  1.333962 -0.037907

e  0.699733  0.502142 -0.243700

f  0.544225 -0.923116 -1.123218

g  0.544225 -0.923116 -1.123218

h -0.669783  1.187865  1.112835

Shell

示例2

import pandas as pd

import numpy as np

df = pd.DataFrame(np.random.randn(5, 3), index=['a', 'c', 'e', 'f',

'h'],columns=['one', 'two', 'three'])

df = df.reindex(['a', 'b', 'c', 'd', 'e', 'f', 'g', 'h'])

print (df.fillna(method='backfill'))

Python

执行上面示例代码，得到以下结果 -

        one       two     three

a  2.278454  1.550483 -2.103731

b -0.779530  0.408493  1.247796

c -0.779530  0.408493  1.247796

d  0.262713 -1.073215  0.129808

e  0.262713 -1.073215  0.129808

f -0.600729  1.310515 -0.877586

g  0.395212  0.219146 -0.175024

h  0.395212  0.219146 -0.175024

Shell

丢失缺少的值

如果只想排除缺少的值，则使用dropna函数和axis参数。默认情况下，axis = 0，即在行上应用，这意味着如果行内的任何值是NA，那么整个行被排除。

实例1

import pandas as pd

import numpy as np

df = pd.DataFrame(np.random.randn(5, 3), index=['a', 'c', 'e', 'f',

'h'],columns=['one', 'two', 'three'])

df = df.reindex(['a', 'b', 'c', 'd', 'e', 'f', 'g', 'h'])

print (df.dropna())

Python

执行上面示例代码，得到以下结果 -

        one       two     three

a -0.719623  0.028103 -1.093178

c  0.040312  1.729596  0.451805

e -1.029418  1.920933  1.289485

f  1.217967  1.368064  0.527406

h  0.667855  0.147989 -1.035978

Shell

示例2

import pandas as pd

import numpy as np

df = pd.DataFrame(np.random.randn(5, 3), index=['a', 'c', 'e', 'f',

'h'],columns=['one', 'two', 'three'])

df = df.reindex(['a', 'b', 'c', 'd', 'e', 'f', 'g', 'h'])

print (df.dropna(axis=1))

Python

执行上面示例代码，得到以下结果 -

Empty DataFrame

Columns: []

Index: [a, b, c, d, e, f, g, h]

Shell

替换丢失(或)通用值

很多时候，必须用一些具体的值取代一个通用的值。可以通过应用替换方法来实现这一点。

用标量值替换NA是fillna()函数的等效行为。

示例1

import pandas as pd

import numpy as np

df = pd.DataFrame({'one':[10,20,30,40,50,2000],

'two':[1000,0,30,40,50,60]})

print (df.replace({1000:10,2000:60}))

Python

执行上面示例，得到以下结果 -

   one  two

0   10   10

1   20    0

2   30   30

3   40   40

4   50   50

5   60   60

Shell

示例2

import pandas as pd

import numpy as np

df = pd.DataFrame({'one':[10,20,30,40,50,2000],

'two':[1000,0,30,40,50,60]})

print (df.replace({1000:10,2000:60}))

Python

执行上面示例代码，得到以下结果 -

   one  two

0   10   10

1   20    0

2   30   30

3   40   40

4   50   50

5   60   60

Shell