【Python】pandas 變量類型轉(zhuǎn)換的 6 種方法

本篇繼續(xù)更新pandas系列，感興趣可以關(guān)注這個話題，第一時間更新。

• pandas數(shù)據(jù)清洗
• pandas騷操作系列

所有數(shù)據(jù)和代碼可在我的GitHub獲取：

https://github.com/xiaoyusmd/PythonDataScience

一、變量類型及轉(zhuǎn)換

對于變量的數(shù)據(jù)類型而言，Pandas除了數(shù)值型的int 和 float類型外，還有object ，category，bool，datetime類型。

另外，空值類型作為一種特殊類型，需要單獨(dú)處理，這個在pandas缺失值處理一文中已詳細(xì)介紹。

數(shù)據(jù)處理的過程中，經(jīng)常需要將這些類型進(jìn)行互相轉(zhuǎn)換，下面介紹一些變量類型轉(zhuǎn)換的常用方法。

1、查詢變量類型

在數(shù)據(jù)處理的過程中，針對不同的數(shù)據(jù)類型會有不同的處理方法，比如數(shù)值型可以做加減乘除，但是字符型、時間類型就需要其它處理方法。為此，我們首先需要將各種數(shù)據(jù)類型進(jìn)行區(qū)分，然后再分別處理。

pandas中select_dtype函數(shù)可以特征變量進(jìn)行快速分類，具體用法如下：

DataFrame.select_dtypes(include=None, exclude=None)

• include：列表，想要留下的數(shù)據(jù)類型，比如float64，int64，bool，object等

• exclude：列表，需要排除的數(shù)據(jù)類型，同上。

df = pd.DataFrame({'a': [1, 2] * 3,
                   'b': [True, False] * 3,
                   'c': [1.0, 2.0] * 3,
                   'd': ['a','b']*3})
# 篩選float和int的數(shù)值類型變量
num_list = df.select_dtypes(include=['float','int64']).columns.tolist()
# 篩選ojbect字符型的數(shù)值類型變量
obj_list = df.select_dtypes(include=['object']).columns.tolist()

print(obj_list)
print(num_list)

>> ['d']
>> ['a', 'c']

include和exclude也可以組合使用篩選。

如果想要查看所有變量的數(shù)據(jù)類型，可以通過info快速查看，如下：

df.info()
>><class 'pandas.core.frame.DataFrame'>
RangeIndex: 6 entries, 0 to 5
Data columns (total 4 columns):
 #   Column  Non-Null Count  Dtype  
---  ------  --------------  -----  
 0   a       6 non-null      int64  
 1   b       6 non-null      bool   
 2   c       6 non-null      float64
 3   d       6 non-null      object 
dtypes: bool(1), float64(1), int64(1), object(1)
memory usage: 278.0+ bytes

2、轉(zhuǎn)換數(shù)值類型

數(shù)值類型包括int和float。

轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)類型比較通用的方法可以用astype進(jìn)行轉(zhuǎn)換。

pandas中有種非常便利的方法to_numeric()可以將其它數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)換為數(shù)值類型。

pandas.to_numeric(arg, errors='raise', downcast=None)

• arg：被轉(zhuǎn)換的變量，格式可以是list,tuple,1-d array,Series

• errors：轉(zhuǎn)換時遇到錯誤的設(shè)置，ignore, raise, coerce，下面例子中具體講解

• downcast：轉(zhuǎn)換類型降級設(shè)置，比如整型的有無符號signed/unsigned，和浮點(diǎn)float

下面例子中，s是一列數(shù)據(jù)，具有多種數(shù)據(jù)類型，現(xiàn)在想把它轉(zhuǎn)換為數(shù)值類型。

import pandas as pd
import numpy as np

s = pd.Series(['boy', '1.0', '2019-01-02', 1, False, None, pd.Timestamp('2018-01-05')])

# 默認(rèn)錯位格式為raise，遇到非數(shù)字字符串類型報錯
pd.to_numeric(s, errors='raise') 

# 錯位格式為ignore，只對數(shù)字字符串轉(zhuǎn)換, 其他類型一律忽視不轉(zhuǎn)換, 包含時間類型
pd.to_numeric(s, errors='ignore')

# 將時間字符串和bool類型強(qiáng)制轉(zhuǎn)換為數(shù)字, 其他均轉(zhuǎn)換為NaN
pd.to_numeric(s, errors='coerce')  

# downcast 可以進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為int或者float
pd.to_numeric(s) # 默認(rèn)float64類型
pd.to_numeric(s, downcast='signed') # 轉(zhuǎn)換為整型

4、轉(zhuǎn)換字符類型

數(shù)字轉(zhuǎn)字符類型非常簡單，可以簡單的使用str直接轉(zhuǎn)換。

df = pd.DataFrame({'year': [2015, 2016],
                   'month': [2, 3],
                   'day': [4, 5]})
df['month'] = df['month'].map(str) 
df.info()
>><class 'pandas.core.frame.DataFrame'>
RangeIndex: 2 entries, 0 to 1
Data columns (total 3 columns):
 #   Column  Non-Null Count  Dtype 
---  ------  --------------  ----- 
 0   year    2 non-null      int64 
 1   month   2 non-null      object
 2   day     2 non-null      int64 
dtypes: int64(2), object(1)
memory usage: 176.0+ bytes

此外這里再延伸一下，去掉字符類型的方法eval。

比如，當(dāng)我們遇到'[1,2,3]'這種情況的時候，我們實際想獲取里面的列表，但是現(xiàn)在卻是個字符串類型，我們可以使用eval函數(shù)將''這個外套直接去掉，去掉后自動轉(zhuǎn)換成里面數(shù)據(jù)類型。

a = '[1,2,3]'
type(a) 
>> str

eval(a)
>> [1, 2, 3]

5、轉(zhuǎn)換時間類型

使用to_datetime函數(shù)將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為日期類型，用法如下:

pandas.to_datetime(arg, errors='raise', dayfirst=False, yearfirst=False, utc=None, box=True, format=None, exact=True, unit=None, infer_datetime_format=False, origin='unix')

參數(shù)比較多，常用的就是format，按照指定的字符串strftime格式解析日期，一般情況下該函數(shù)可以直接自動解析成日期類型。

# 對整個dataframe轉(zhuǎn)換，將年月日幾列自動合并為日期
df = pd.DataFrame({'year': [2015, 2016],
                   'month': [2, 3],
                   'day': [4, 5]}) 
df
>> year month day
0 2015 2 4
1 2016 3 5

pd.to_datetime(df)
>>
0   2015-02-04
1   2016-03-05
dtype: datetime64[n
s]

# 對單列轉(zhuǎn)換日期類型
df1 = pd.DataFrame({'appl_tm':['20220401','20220402','20220403'],
                    'appl_tm1':['2012.03.04','2021.09.04','2031.06.05']})
>>df1
    appl_tm     appl_tm1
0 20220401 2012.03.04
1 20220402 2021.09.04
2 20220403 2031.06.05 

df1['appl_tm'] = pd.to_datetime(df1['appl_tm'])
df1['appl_tm1'] = pd.to_datetime(df1['appl_tm1'], format='%Y.%m.%d')
>>df1
    appl_tm     appl_tm1
0 2022-04-01 2012-03-04
1 2022-04-02 2021-09-04
2 2022-04-03 2031-06-05

轉(zhuǎn)換為日期類型后，就可以對日期使用series.dt.方法進(jìn)行更復(fù)雜的篩選和查詢了。

# 篩選2021年的日期,month和day也是同理
df1['appl_tm1'].dt.year == 2021
>>
0    False
1     True
2    False
Name: appl_tm1, dtype: bool 

df1[df1['appl_tm1'].dt.year == 2021]
>>
    appl_tm     appl_tm1
1 2022-04-02 2021-09-04

6、轉(zhuǎn)換category類型

category類型在pandas中的出場率并不是很高，一般在不考慮優(yōu)化效率時，會用其它類型替代。但如果需要轉(zhuǎn)換category類型，可以直接使用astype完成。

df = pd.DataFrame({'year': [2015, 2016],
                   'month': [2, 3],
                   'day': [4, 5]}) 
df['year'] = df['year'].astype('category')
df.info()
>><class 'pandas.core.frame.DataFrame'>
RangeIndex: 2 entries, 0 to 1
Data columns (total 3 columns):
 #   Column  Non-Null Count  Dtype   
---  ------  --------------  -----   
 0   year    2 non-null      category
 1   month   2 non-null      int64   
 2   day     2 non-null      int64   
dtypes: category(1), int64(2)
memory usage: 258.0 byte

對于category類型的具體使用方法，可以參考這篇文章：category分類變量的使用方法

7、智能類型轉(zhuǎn)換convert_dtypes

上面介紹的均為手動一對一的變量類型轉(zhuǎn)換，pandas中還提供了一種智能轉(zhuǎn)換的方法convert_dtypes，使用它可以無腦自動完成轉(zhuǎn)換。

默認(rèn)情況下，convert_dtypes將嘗試將Series或DataFrame中的每個Series轉(zhuǎn)換為支持的dtypes，它可以對Series和DataFrame都直接使用。

該方法的參數(shù)如下：

• infer_objects：默認(rèn)為True，是否應(yīng)將對象dtypes轉(zhuǎn)換為最佳類型

• convert_string：默認(rèn)為True，對象dtype是否應(yīng)轉(zhuǎn)換為StringDtype()

• convert_integer：默認(rèn)為True，如果可能，是否可以轉(zhuǎn)換為整數(shù)擴(kuò)展類型

• convert_boolean ：默認(rèn)為True，對象dtype是否應(yīng)轉(zhuǎn)換為BooleanDtypes()

• convert_floating ：默認(rèn)為True，如果可能，是否可以轉(zhuǎn)換為浮動擴(kuò)展類型。如果convert_integer也為True，則如果可以將浮點(diǎn)數(shù)忠實地轉(zhuǎn)換為整數(shù)，則將優(yōu)先考慮整數(shù)dtype

下面看一組示例。

通過結(jié)果可以看到，變量都是是創(chuàng)建時默認(rèn)的類型。但其實變量是有整數(shù)、字符串、布爾的，其中有的還存在空值。

# 對整個dataframe直接轉(zhuǎn)換
>>> dfn = df.convert_dtypes()
>>> dfn
   a  b      c     d     e      f
0  1  x   True     h    10   <NA>
1  2  y  False     i  <NA>  100.5
2  3  z   <NA>  <NA>    20  200.0

>>> dfn.dtypes
a      Int32

b     string
c    boolean
d     string
e      Int64
f    Float64
dtype: object

忽略了空值的影響，變量類型已經(jīng)自動轉(zhuǎn)換為我們想要的了。

對Series的轉(zhuǎn)換也是一樣的。下面的Seires中由于存在nan空值所以類型為object。

# Series 變量類型轉(zhuǎn)換
s = pd.Series(["a", "b", np.nan])

>>> s
0      a
1      b
2    NaN
dtype: object

# 通過convert_dtypes成功轉(zhuǎn)換為String
>>> s.convert_dtypes()
0       a
1       b
2    <NA>
dtype: string

如果未來增加了新類型，convert_dtypes方法也會同步更新，并支持新的變量類型。

往期精彩回顧




適合初學(xué)者入門人工智能的路線及資料下載
(圖文+視頻)機(jī)器學(xué)習(xí)入門系列下載
中國大學(xué)慕課《機(jī)器學(xué)習(xí)》（黃海廣主講）
機(jī)器學(xué)習(xí)及深度學(xué)習(xí)筆記等資料打印
《統(tǒng)計學(xué)習(xí)方法》的代碼復(fù)現(xiàn)專輯
機(jī)器學(xué)習(xí)交流qq群955171419，加入微信群請掃碼