Pandas和NumPy的比较

 
我们知道 Pandas 是在 NumPy 的基础构建而来,因此,熟悉 NumPy 可以更加有效的帮助我们使用 Pandas。

NumPy 主要用 C语言编写,因此,在计算还和处理一维或多维数组方面,它要比 Python 数组快得多。关于 NumPy 的学习,可以参考《Python NumPy教程》。

创建数组

数组的主要作用是在一个变量中存储多个值。NumPy 可以轻松地处理多维数组,示例如下:
import numpy as np
arr = np.array([2, 4, 6, 8, 10, 12])
print(type(arr))
print ("打印新建数组: ",end="")
#使用for循环读取数据 
for l in range (0,5): 
    print (arr[l], end=" ")
输出结果:
<class 'numpy.ndarray'>
打印新建数组: 2 4 6 8 10
虽然 Python 本身没有数组这个说法,不过 Python 提供一个 array 模块,用于创建数字、字符类型的数组,它能够容纳字符型、整型、浮点型等基本类型。示例如下:
import array
#注意此处的 'l' 表示有符号int类型 
arr = array.array('l', [2, 4, 6, 8, 10, 12])
print(type(arr))
print ("新建数组: ",end="") 
for i in range (0,5): 
    print (arr[i], end=" ") 
输出结果:
<class 'array.array'>
新建数组: 2 4 6 8 10

布尔索引

布尔索引是 NumPy 的重要特性之一,通常与 Pandas 一起使用。它的主要作用是过滤 DataFrame 中的数据,比如布尔值的掩码操作。

下面示例展示了如何使用布尔索引访问 DataFrame 中的数据。

首先创建一组包含布尔索引的数据,如下所示:
import pandas as pd 
dict = {'name':["Smith", "William", "Phill", "Parker"],  
        'age': ["28", "39", "34", "36"]}  
info = pd.DataFrame(dict, index = [True, True, False, True])  
print(info)

输出结果:
          name age
True     Smith  28
True   William  39
False    Phill  34
True    Parker  36
然后使用.loc访问索引为 True 的数据。示例如下:
import pandas as pd   
dict = {'name':["Smith", "William", "Phill", "Parker"],  
        'age': ["28", "39", "34", "36"]}  
info = pd.DataFrame(dict, index = [True, True, False, True])
#返回所有为 True的数据     
print(info.loc[True]) 
输出结果:
         name age
True    Smith  28
True  William  39
True   Parker  36

重塑数组形状

在不改变数组数据的情况下,对数组进行变形操作,即改变数组的维度,比如 2*3(两行三列)的二维数组变维 3*2(三行两列)的二维数组。变形操作可以通过 reshape() 函数实现。

示例如下:
import numpy as np 
arr = np.arange(16) 
print("原数组: \n", arr) 
arr = np.arange(16).reshape(2, 8) 
print("\n变形后数组:\n", arr) 
arr = np.arange(16).reshape(8 ,2) 
print("\n变形后数组:\n", arr)
输出结果:
原数组:
[ 0  1  2  3  4  5  6  7  8  9 10 11 12 13 14 15]

变形后数组:
[[ 0  1  2  3  4  5  6  7]
[ 8  9 10 11 12 13 14 15]]

变形后数组:
[[ 0  1]
[ 2  3]
[ 4  5]
[ 6  7]
[ 8  9]
[10 11]
[12 13]
[14 15]]

Pdans与NumPy区别

Pandas 和 NumPy 被认为是科学计算与机器学习中必不可少的库,因为它们具有直观的语法和高性能的矩阵计算能力。下面对 Pandas 与 NumPy 进行简单的总结,如下表所示:

比较项 Pandas NumPy
适应性 Pandas主要用来处理类表格数据。 NumPy 主要用来处理数值数据。
工具 Pandas提供了Series和DataFrame数据结构。 NumPy 构建了 ndarray array来容纳数据。
性能 Pandas对于处理50万行以上的数据更具优势。 NumPy 则对于50万以下或者更少的数据,性能更佳。
内存利用率 与 NumPy相比,Pandas会消耗大量的内存。 NumPy 会消耗较少的内存。
对象 Pandas 提供了 DataFrame 2D数据表对象。 NumPy 则提供了一个多维数组 ndarray 对象

转换ndarray数组

在某些情况下,需要执行一些 NumPy 数值计算的高级函数,这个时候您可以使用 to_numpy() 函数,将 DataFrame 对象转换为 NumPy ndarray 数组,并将其返回。函数的语法格式如下:

DataFrame.to_numpy(dtype=None, copy=False)   

参数说明如下:
  • dtype:可选参数,表示数据类型;
  • copy:布尔值参数,默认值为 Fales,表示返回值不是其他数组的视图。

下面使用示例,了解该函数的使用方法。示例 1:
info = pd.DataFrame({"P": [2, 3], "Q": [4.0, 5.8]})
#给info添加R列 
info['R'] = pd.date_range('2020-12-23', periods=2)
print(info)
#将其转化为numpy数组 
n=info.to_numpy()
print(n)
print(type(n))
输出结果:
[[2 4.0 Timestamp('2020-12-23 00:00:00')]
[3 5.8 Timestamp('2020-12-24 00:00:00')]]
可以通过 type 查看其类型,输出如下:

numpy.ndarray

示例2:
import pandas as pd 
#创建DataFrame对象
info = pd.DataFrame([[17, 62, 35],[25, 36, 54],[42, 20, 15],[48, 62, 76]], 
columns=['x', 'y', 'z']) 
print('DataFrame\n----------\n', info) 
#转换DataFrame为数组array
arr = info.to_numpy() 
print('\nNumpy Array\n----------\n', arr) 
输出结果:
DataFrame
----------
     x   y   z
0  17  62  35
1  25  36  54
2  42  20  15
3  48  62  76

Numpy Array
----------
[[17 62 35]
[25 36 54]
[42 20 15]
[48 62 76]]

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