pandas時間序列常用方法簡介
導讀
pandas是Python數(shù)據(jù)分析最好用的第三方庫，沒有之一。——笛卡兒沒說過這句話！
在進行時間相關的數(shù)據(jù)分析時，時間序列的處理是自然而然的事情，從創(chuàng)建、格式轉(zhuǎn)換到篩選、重采樣和聚合統(tǒng)計，pandas都提供了全套方法支持，用的熟練簡直是異常絲滑。
pandas時間序列創(chuàng)建最為常用的有以下2種方式：
pd.date_range()，創(chuàng)建指定日期范圍，start、end和periods三個參數(shù)任意指定2個即可，另有頻率、開閉端點、時區(qū)等參數(shù)可選
pd.Timestamp()，時間戳對象，從其首字母大寫的命名方式可以看出這是pandas中的一個類，實際上相當于Python標準庫中的datetime的定位，在創(chuàng)建時間對象時可接受日期字符串、時間戳數(shù)值或分別指定年月日時分秒等參數(shù)三類，僅能生成單一時間點。其優(yōu)點是Timestamp類提供了豐富的時間處理接口，如日期加減、屬性提取等
與二者類似，pandas還提供了pd.period和pd.period_range兩個方法，分別用于創(chuàng)建單個時期和時期序列。這里時期是一段時間，而date或timestamp則是一個時間點。
實際應用中，與時間格式相互轉(zhuǎn)換最多的應該就是字符串格式了，這也是最為常用也最為經(jīng)典的時間轉(zhuǎn)換需求，pandas中自然也帶有這一功能：
pd.to_datetime：字符串轉(zhuǎn)時間格式
dt.astype(str)：時間提取字符串
其中，pd.to_datetime可接受單個或多個日期數(shù)值，具體類型包括數(shù)值型、字符串、數(shù)組或pd.series等序列，其中字符串日期格式幾乎包含了所有可能的組成形式，例如"年/月/日"，"月/日/年"和"月-日-年"等形式，字符串轉(zhuǎn)換日期也是實際應用中最為常見的需求。反之，對于日期格式轉(zhuǎn)換為相應的字符串形式，pandas則提供了時間格式的"dt"屬性，類似于pandas為字符串類型提供了str屬性及相應方法，時間格式的"dt"屬性也支持大量豐富的接口。例如dt.date可提取日期，dt.time則可提取時間。
需要指出，時間序列在pandas.dataframe數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，當該時間序列是索引時，則可直接調(diào)用相應的屬性；若該時間序列是dataframe中的一列時，則需先調(diào)用dt屬性再調(diào)用接口。舉例如下：
1.首先創(chuàng)建數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)如下，其中初始dataframe索引是時間序列，兩列數(shù)據(jù)分別為數(shù)值型和字符串型
處理時間序列的另一個常用需求是篩選指定范圍的數(shù)據(jù)，例如選取特定時段、特定日期等。實現(xiàn)這一目的，個人較為常用的有3種方法：
索引模糊匹配，這實際上算是pandas索引訪問的一個通用策略，所以自然在時間篩選中也適用
truncate，截斷函數(shù)，通過接受before和after參數(shù)，實現(xiàn)篩選特定范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)，其中兩個參數(shù)中可有一個缺省，表示半開區(qū)間
dt.between，也是借助時間序列的dt屬性，接受起始和結(jié)束參數(shù)，實現(xiàn)特定范圍篩選
以這一數(shù)據(jù)作為示例，其中索引時間序列，需求是篩選出上午7點-9點間的記錄，則3種實現(xiàn)方式分別示例如下：
關于pandas時間序列的重采樣，再補充兩點：1.重采樣函數(shù)可以和groupby分組聚合函數(shù)組合使用，可實現(xiàn)更為精細的功能，具體可參考Pandas中g(shù)roupby的這些用法你都知道嗎一文；2.重采樣過程中，無論是上采樣還是下采樣，其采樣結(jié)果范圍是輸入記錄中的最小值和最大值覆蓋的范圍，所以當輸入序列中為兩段不連續(xù)的時間序列記錄時，可能會出現(xiàn)中間大量不需要的結(jié)果（筆者親歷天坑），同時在上圖中也可發(fā)現(xiàn)從4小時上采樣為2小時后時間最大范圍是20:00，而非22:00，也是這個原因。
理解pandas中時間序列滑動窗口的最好方式是類比SQL中的窗口函數(shù)。實際上，其與分組聚合函數(shù)的聯(lián)系和SQL中的窗口函數(shù)與分組聚合聯(lián)系是一致的。常用的滑動窗口函數(shù)主要有3個：
shift，向前或向后取值
diff，向前或向后去差值
rolling，一段滑動窗口內(nèi)聚合取值
值得指出，這里的滑動取值可以這樣理解：periods參數(shù)為正數(shù)時，可以想象成索引列不動，數(shù)據(jù)列向后滑動；反之，periods參數(shù)為負數(shù)時，索引列不動，數(shù)據(jù)列向前滑動。進一步的，當freq參數(shù)為None時，則僅僅是滑動指定數(shù)目的記錄，而不管索引實際取值；而當freq設置有效參數(shù)時，此時要求索引列必須為時間序列，并根據(jù)時間序列滑動到指定周期處，并從此處開始取值（在上圖中，體現(xiàn)為10T之前的記錄不再保留）。
相關閱讀：