python数据分析（三）——numpy读取本地数据和索引

系列文章：
python数据分析（一）——numpy数组的创建
python数据分析（二）——numpy数组的计算
python数据分析（四）——numpy中的nan和数据的填充
python数据分析（五）——numpy+matplotlib实例

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一、轴(axis)

在numpy中可以理解为方向，使用0, 1, 2…数字表示，对于一个一维数组，只有一个0轴，对于2维数组(shape(2, 2))，有0轴和1轴，对于三维数组(shape(2, 2, 3))，有0, 1, 2轴

计算一个2维数组的平均值必须制定是计算哪个方向上面的数字平均值

np.arange(0, 10).reshape((2, 5))中，reshape中2表示0轴长度(包含数据的条数)为2，1轴长度为5，一共2*5=10个数据

二维数组：

• 0表示行，1表示列
• axis=0，从上到下，竖直方向对行操作；axis=1，从左到右，水平方向对列操作
  

In [1]: t
Out[1]:
array([[0, 1, 2, 3],
	   [4, 5, 6, 7],
	   [8, 9, 10, 11]])

# 跨行求和
In [2]: np.sum(t, axis = 0)
Out[2]:
array([12, 15, 18, 21])

# 跨列求和
In [3]: np.sum(t, axis = 1)
Out[3]:
array([6, 22, 38])

三维数组：

• 0表示块，1表示行，2表示列
• axis=0，从外到内；axis=1，从上到下；axis=2，从左到右

二、numpy读取数据

CSV:Comma-Separated Value，逗号分隔值文件
显示：表格状态
源文件：换行和逗号分隔行列的格式化文本，每一行的数据表示一条记录

由于csv便于展示、读取和写入，所以很多地方也是用csv格式存储和传输中小型的数据

np.loadtxt(frame, type = np.float, delimiter = None, skiprows = 0, usecols = None, unpack = False)

frame指的是文件路径，dtype指定数据类型，delimiter指定分割字符串，skiprows跳过哪一行，usecols选用哪一列，unpack表示转置，行列互换

np.loadtxt(US_video_data_numbers_path, delimiter = “,”, type = int, unpack = 1)

注意其中添加delimiter和dtype以及unpack的效果

delimiter：指定边界符号是什么，不指定会导致每行数据为一个整体的字符串而报错

dtype：默认情况下对于较大的数据会将其变为科学技术的方式

unpack：默认是False(0)，默认情况下，有多少条数据，就会有多少行；True(1)的情况下，每一列的数据会组成一行，原始数据有多少列，加载出来的数据就会有多少行，相当于转置的效果

01 数组转置

那么如何进行转置？

三种转置方法

In [45]: t
Out[45]:
array([[0, 1, 2, 3, 4, 5],
	   [6, 7, 8, 9, 10, 11],
	   [12, 13, 14, 15, 16, 17]])

In [46]: t. transpose()
Out[46]:
array([[0, 6, 12],
	   [1, 7, 13),
	   [2, 8, 14],
	   [4, 10, 16],
	   [5, 11, 17]])

In [47]: t. swapaxes(1,0)
Out[47]:
array([[0, 6, 12],
	   [1, 7, 13),
	   [2, 8, 14],
	   [4, 10, 16],
	   [5, 11, 17]])

In [48]: t.T
Out[48]:
array([[0, 6, 12],
	   [1, 7, 13),
	   [2, 8, 14],
	   [4, 10, 16],
	   [5, 11, 17]])

以上三种方法都可以实现二维数组的转置效果，转置和交换轴的效果一样

代码如下（示例）：

# 三种转置方式
t1 = np.arange(24).reshape(4, 6)
print(t1)
print(t1.transpose())
print(t1.T)
print(t1.swapaxes(1, 0))

三、numpy中的索引和切片

现在这里有一个英国和美国各自youtube1000多个视频的点击、喜欢、不喜欢、评论数量([“views”, “likes”, “dislikes”, “comment_total”])的cdv，运用所学的matplotlib把英国和美国的数据呈现出来？

• 想要反映出什么样的结果，解决什么问题？
• 选择什么样的呈现方式？
• 数据还需要做什么样的处理？
• 写代码

01 numpy索引和切片

对于刚刚加载出来的数据，如果只想选择其中某一列（行）的数据，应该怎么做？

numpy索引和切片

In [83]: a
Out[83]:
array([[0, 1, 2, 3],
	   [4, 5, 6, 7],
	   [8, 9, 10, 11]])

In [84]: a[1] #取一行
Out[84]:
array([4, 5, 6, 7])

In [85]: a[:, 2] #取一列
Out[85]:
array([2, 6, 10])

In [84]: a[1:3] #取多行 
Out[84]:
array([[4, 5, 6, 7],
	   [8, 9, 10, 11]])

In [85]: a[:, 2:4] #取多列
Out[85]:
array([[2, 3],
	   [6, 7],
	   [10, 11]])

代码如下（示例）：

import numpy as np

us_file_path = "./Documents/python数据分析学习/youtube_video_data/US_video_data_numbers.csv"
uk_file_path = "./Documents/python数据分析学习/youtube_video_data/GB_video_data_numbers.csv"

us = np.loadtxt(us_file_path, delimiter = ",", dtype = "int")

print(us)

# 取行
# print(us[2])

# 取连续的多行
# print(us[2:])

# 取不连续的多行
# print(us[[2, 8, 10]])

# 取列
# print(us[1, :])
# print(us[2:, :])
# print(us[[2, 10, 3], :])
# print(us[:, 0])

# 取连续的多列
# print(us[:, 2:])

# 取不连续的多列
# print(us[:, [0, 2]])

# 取行和列，取第3行，第4列的值
# print(us[2, 3])

# 取多行和多列，取第3行到第5行，第2列到第4列的结果
# 取的是行和列交叉点的位置
# 末端的值取不到，前开后闭区间
# print(us[2:5, 1:4])

# 取多个不相邻的点
# 选出来的结果是(0, 0) (2, 1) (2, 3)
# print(us[[0, 2, 2], [0, 1, 3]])

02 numpy中数值的修改

numpy数值修改

In [4]: t
Out[4]:
array([[0, 1, 2, 3, 4, 5],
	   [6, 7, 8, 9, 10, 11],
	   [12, 13, 14, 15, 16, 17],
	   [18, 19, 20, 21, 22, 23]])
	   
In [6]: t[:, 2:4]
Out[6]:
array([[2, 3],
	   [8, 9],
	   [14, 15],
	   [20, 21]])
	   
In [7]: t[:, 2:4] = 0

In [8]: t
Out[8]:
array([[0, 1, 0, 0, 4, 5],
	   [6, 7, 0, 0, 10, 11], 
	   [12, 13, 0, 0, 16, 17],
	   [18, 19, 0, 0, 22, 23]])

如果条件更复杂，想要把t中小于10的数字替换为3，怎么实现？

In [9]: t2
Out[9]:
array([[0, 1, 0, 0, 4, 5],
	   [6, 7, 0, 0, 10, 11], 
	   [12, 13, 0, 0, 16, 17],
	   [18, 19, 0, 0, 22, 23]])

In [10]: t2<10
Out[10]:
array([[True, True, True, True, True, True],
	   [True, True, True, True, False, False], 
	   [False, False, False, False, False, False],
	   [False, False, False, False, False, False]], dtype = bool)

In [11]: t2[t2<10] = 3

In [12]: t2
Out[12]:
array([[3, 3, 3, 3, 3, 3],
	   [3, 3, 3, 3, 10, 11], 
	   [12, 13, 0, 0, 16, 17],
	   [18, 19, 0, 0, 22, 23]])

02_01 np.where()

numpy中的三元运算符

In [1]: t = np.arange(24).reshape(4, 6)

In [2]: t
Out[20]:
array([[0, 1, 2, 3, 4, 5],
	   [6, 7, 8, 9, 10, 11],
	   [12, 13, 14, 15, 16, 17],
	   [18, 19, 20, 21, 22, 23]])

# numpy的三元运算符
In [22]: np.where(t<10, 0, 10) 
Out[22]:
array([[0, 0, 0, 0, 0, 0],
	   [0, 0, 0, 0, 10, 10],
	   [10, 10, 10, 10, 10, 10],
	   [10, 10, 10, 10, 10, 10]])

02_02 .clip 裁剪

如果想把t中小于10的数字替换为0，把大于18的替换为18，应该怎么做？

numpy中的clip(裁剪)

In [1]: t
Out[1]:
array([[0, 1, 2, 3, 4, 5],
	   [6, 7, 8, 9, 10, 11],
	   [12, 13, 14, 15, 16, 17],
	   [18, 19, 20, nan, nan, nan]])

In [2]: t.clip(10, 18)
Out[2]:
array([[10, 10, 10, 10, 10, 10],
	   [10, 10, 10, 10, 11],
	   [12, 13, 14, 15, 16, 17],
	   [18, 18, 18, nan, nan, nan]])

小于10的替换为10，大于18的替换为18，但是nan没有被替换，那么nan是什么？