极简pandas库Series

Pandas 是一个强大的 Python 数据分析库，它提供了快速、灵活、直观的数据结构，旨在使“关系”或“标签”数据的操作既简单又直观。其中，Series 是 Pandas 的一个基本数据结构，可以看作是一个一维的标签化数组，能够保存任何数据类型（整数、字符串、浮点数、Python 对象等）。Series 提供了轴标签（即索引），使得它能够实现自动或显式的数据对齐，这是其强大功能之一。

架构

Series 对象由两部分组成：

1. 数据：存储数据的 NumPy ndarray，可以是任意类型。
2. 索引：数据对应的标签，每一个数据点都可以通过索引进行访问。
   Series 的索引是具有唯一性的，这意味着它可以用来快速定位数据。如果未指定索引，Pandas 会自动创建一个从 0 到 N-1（N 为数据长度）的整数索引。

基本语法

创建一个 Series 对象的基本语法如下：

import pandas as pd
# 通过列表创建 Series
data = [1, 2, 3, 4, 5]
s = pd.Series(data)
# 通过字典创建 Series，键作为索引
data = {
   'a': 1, 'b': 2, 'c': 3}
s = pd.Series(data)

内容

下面将通过具体的代码案例来详细讲解 Series 的使用。

创建 Series

import pandas as pd
# 创建一个简单的 Series
s = pd.Series([1, 2, 3, 4, 5])
print(s)
# 输出：
# 0    1
# 1    2
# 2    3
# 3    4
# 4    5
# dtype: int64

在上面的例子中，我们没有指定索引，所以 Pandas 使用了默认的整数索引。

使用自定义索引

# 使用自定义索引创建 Series
index = ['a', 'b', 'c', 'd', 'e']
s = pd.Series([1, 2, 3, 4, 5], index=index)
print(s)
# 输出：
# a    1
# b    2
# c    3
# d    4
# e    5
# dtype: int64

通过自定义索引，我们可以更方便地通过标签来访问数据。

访问和修改数据

# 通过索引访问数据
print(s['a'])  # 输出：1
# 通过位置访问数据
print(s.iloc[0])  # 输出：1
# 修改数据
s['a'] = 100
print(s)
# 输出：
# a    100
# b      2
# c      3
# d      4
# e      5
# dtype: int64

Series 支持多种方式的数据访问和修改，包括标签索引和位置索引。

Series 的算术运算

# 创建另一个 Series
s2 = pd.Series([10, 20, 30, 40, 50], index=index)
# 进行算术运算
print(s + s2)
# 输出：
# a     110
# b      22
# c      33
# d      44
# e      55
# dtype: int64

Series 之间的算术运算会根据索引自动对齐数据。

缺失值处理

# 创建包含缺失值的 Series
s3 = pd.Series([1, 2, None, 4, None])
# 检查缺失值
print(s3.isnull())
# 输出：
# 0    False
# 1    False
# 2     True
# 3    False
# 4     True
# dtype: bool

名称属性

Series 对象可以有名字，索引也有名字。

# 给 Series 和索引设置名称
s.name = 'My Series'
s.index.name = 'Index'
print(s)
# 输出：
# Index
# a    100
# b      2
# c      3
# d      4
# e      5
# Name: My Series, dtype: int64

这些名称在绘图或转换为 DataFrame 时非常有用。

排序

Series 可以根据索引或值进行排序。

# 对 Series 进行排序
sorted_s = s.sort_index()
print(sorted_s)
# 输出：
# Index
# a    100
# b      2
# c      3
# d      4
# e      5
# Name: My Series, dtype: int64
# 按值排序
sorted_s = s.sort_values()
print(sorted_s)
# 输出：
# Index
# b      2
# c      3
# d      4
# e      5
# a    100
# Name: My Series, dtype: int64

描述性统计

Series 提供了许多描述性统计方法。

# 计算描述性统计
print(s.describe())
# 输出：
# count      5.000000
# mean       34.000000
# std        48.619243
# min         2.000000
# 25%         4.000000
# 50%         5.000000
# 75%       100.000000
# max       100.000000
# dtype: float64

应用函数

可以向 Series 应用自定义函数。

# 定义一个函数
def square(x):
    return x ** 2
# 应用函数
s_squared =