Pandas时间序列：时期(period)及其算术运算

import pandas as pd
import numpy as np

一、时间类型及其在python中对应的类型

• 时间戳–timestamp
• 时间间隔–timedelta
• 时期–period

二、时期

时期表示的是时间区间，比如数日、数月、数季、数年等

1.定义一个Period

p = pd.Period(2007,freq='A-DEC') #表示以12月作为结束的一整年，这里表示从2007-01-01到2017-12-31的全年
p

Period('2007', 'A-DEC')

2.通过加减整数可以实现对Period的移动

p+5

Period('2012', 'A-DEC')

p-2

Period('2005', 'A-DEC')

3.如果两个Period对象拥有相同频率，则它们的差就是它们之间的单位数量

pd.Period('2014',freq='A-DEC') - p

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4.period_range函数可用于创建规则的时期范围

rng = pd.period_range('1/1/2000','6/30/2000',freq='M') #创建从2001-01-01到2000-06-30所有月份的Period
pd.Series(np.random.randn(6),index=rng)

2000-01   -1.125053
2000-02    1.035250
2000-03   -0.796830
2000-04    0.381285
2000-05    0.533522
2000-06   -2.733462
Freq: M, dtype: float64

5.PeriodIndex类的构造函数允许直接使用一组字符串表示一段时期

values = ['2001Q3','2002Q2','2003Q1']
index = pd.PeriodIndex(values,freq='Q-DEC')
index

PeriodIndex(['2001Q3', '2002Q2', '2003Q1'], dtype='period[Q-DEC]', freq='Q-DEC')

三、时期的频率转换-asfreq

1.通过asfreq可以将频率转换

p = pd.Period('2007',freq='A-DEC') # 2007年1月1日到2007年12月31日

p.asfreq('M',how='start') # 将评率为年(20070101-20071231)转换频率为月201701

Period('2007-01', 'M')

p.asfreq('M',how='end') # 将评率为年(20070101-20071231)转换频率为月201712

Period('2007-12', 'M')

2.不同频率经过asfreq转换后的结果不同

p = pd.Period('2007',freq='A-JUN') # 2006年7月1日到2007年6月30日

p.asfreq('D','start')

Period('2006-07-01', 'D')

p.asfreq('D','end')

Period('2007-06-30', 'D')

3.从高频率转换为低频率时，超时期(较大的时期)是由子时期(较小的时期)的位置绝对的

p = pd.Period('2007-08','M')

p.asfreq('A-JUN') # 200708对于频率A-JUN是属于2008年度的

Period('2008', 'A-JUN')

4.对于PeriodIndex或TimeSeries的频率转换方式相同

rng = pd.period_range('2006','2009',freq='A-DEC')

ts = pd.Series(np.random.randn(len(rng)),index=rng)
ts

2006   -1.202858
2007   -1.132553
2008    0.902564
2009    0.800859
Freq: A-DEC, dtype: float64

ts.asfreq('M',how='start')

2006-01   -1.202858
2007-01   -1.132553
2008-01    0.902564
2009-01    0.800859
Freq: M, dtype: float64

ts.asfreq('B',how='end')

2006-12-29   -1.202858
2007-12-31   -1.132553
2008-12-31    0.902564
2009-12-31    0.800859
Freq: B, dtype: float64

四、按季度计算的时期频率

许多季度型数据会涉及“财年末”的概念，通常是一年12个月中某月的最后一个工作日或日历日。因此，时间“2012Q4”根据财年末的不同会有不同的含义。pandas支持12种可能的季度型频率，即Q-JAN到Q-DEC。

1.财政年度和季度

p = pd.Period('2012Q4',freq='Q-JAN') # Q-JAN是指1月末的工作日是财政年末
p

Period('2012Q4', 'Q-JAN')

p.asfreq('D','start')

Period('2011-11-01', 'D')

p.asfreq('D','end')

Period('2012-01-31', 'D')

2.该季度倒数第二个工作日的下午4点

p4pm = (p.asfreq('B','e')-1).asfreq('T','s')+16*60
p4pm.to_timestamp()

Timestamp('2012-01-30 16:00:00')

3.相同的运算可以应用到TimeSeries

rng = pd.period_range('2011Q3','2012Q4',freq='Q-JAN')
ts = pd.Series(np.arange(len(rng)),index=rng)
ts

2011Q3    0
2011Q4    1
2012Q1    2
2012Q2    3
2012Q3    4
2012Q4    5
Freq: Q-JAN, dtype: int32

new_rng = (rng.asfreq('B','e')-1).asfreq('T','s')+16*60
ts.index = new_rng.to_timestamp()
ts

2010-10-28 16:00:00    0
2011-01-28 16:00:00    1
2011-04-28 16:00:00    2
2011-07-28 16:00:00    3
2011-10-28 16:00:00    4
2012-01-30 16:00:00    5
dtype: int32

五、Timestamp与Period互相转换

1.通过to_period方法，可以将时间戳(timestamp)索引的Series和DataFrame对象转换为以时期(period)索引

rng = pd.date_range('1/1/2000',periods=3,freq='M')
ts = pd.Series(np.random.randn(3),index=rng)
ts

2000-01-31   -0.501502
2000-02-29   -1.299610
2000-03-31   -0.705091
Freq: M, dtype: float64

pts = ts.to_period()
pts

2000-01   -0.501502
2000-02   -1.299610
2000-03   -0.705091
Freq: M, dtype: float64

2.将timestamp转换为period是运行重复的

rng = pd.date_range('1/29/2000',periods=6,freq='D')
ts2 = pd.Series(np.random.randn(6),index=rng)
ts2.to_period('M')

2000-01    1.368367
2000-01   -0.256934
2000-01    0.417902
2000-02   -1.065910
2000-02   -1.694405
2000-02    0.665471
Freq: M, dtype: float64

3.to_timestamp可以将period转换为timestamp

pts.to_timestamp(how='end')

2000-01-31   -0.501502
2000-02-29   -1.299610
2000-03-31   -0.705091
Freq: M, dtype: float64

六、通过数组创建PeriodIndex

某些数据集中时间信息是分开在多个列存放的，可以通过PeriodIndex的参数将这些列组合在一起

year = [2017,2017,2017,2017,2018,2018,2018,2018]
quarter = [1,2,3,4,1,2,3,4]
index = pd.PeriodIndex(year=year,quarter=quarter,freq='Q-DEC')
index

PeriodIndex(['2017Q1', '2017Q2', '2017Q3', '2017Q4', '2018Q1', '2018Q2',
             '2018Q3', '2018Q4'],
            dtype='period[Q-DEC]', freq='Q-DEC')