Pandas对DataFrame单列/多列进行运算(map, apply, transform, agg)

1.单列运算

在Pandas中，DataFrame的一列就是一个Series, 可以通过map来对一列进行操作：

df['col2'] = df['col1'].map(lambda x: x**2)

其中lambda函数中的x代表当前元素。可以使用另外的函数来代替lambda函数，例如：

define square(x): 
  return (x ** 2) 
 
df['col2'] = df['col1'].map(square)

2.多列运算

apply()会将待处理的对象拆分成多个片段，然后对各片段调用传入的函数，最后尝试将各片段组合到一起。

要对DataFrame的多个列同时进行运算，可以使用apply，例如col3 = col1 + 2 * col2:

df['col3'] = df.apply(lambda x: x['col1'] + 2 * x['col2'], axis=1)

其中x带表当前行，可以通过下标进行索引。

示例2

In [44]: f = lambda x : x.max()-x.min()

In [45]: df.apply(f)
Out[45]:
data1  5.042275
data2  1.967290
dtype: float64

In [46]: df.apply(f,axis=1)
Out[46]:
0  2.810074
1  1.009774
2  0.537183
3  0.813714
4  1.750022
dtype: float64

applymap()

用DataFrame的applymap方法，可以将函数应用到元素级的数据上。

In [47]: f = lambda x : x+1

In [48]: df.applymap(f)
Out[48]:
   data1   data2
0 -1.332263 1.477812
1 0.284755 1.294528
2 0.066644 0.603827
3 1.757402 2.571117
4 3.710012 1.959990

Series也有一个元素级函数应用的方法map

In [49]: df['data1']
Out[49]:
0  -2.332263
1  -0.715245
2  -0.933356
3  0.757402
4  2.710012
Name: data1, dtype: float64

In [50]: df['data1'].map(f)
Out[50]:
0  -1.332263
1  0.284755
2  0.066644
3  1.757402
4  3.710012
Name: data1, dtype: float64

3.分组运算

可以结合groupby与transform来方便地实现类似SQL中的聚合运算的操作：

df['col3'] = df.groupby('col1')['col2'].transform(lambda x: (x.sum() - x) / x.count())

在transform函数中x.sum()与x.count()与SQL类似，计算的是当前group中的和与数量，还可以将transform的结果作为一个一个映射来使用，例如：

sumcount = df.groupby('col1')['col2'].transform(lambda x: x.sum() + x.count()) 
df['col1'].map(sumcount)

对col1进行一个map，得到对应的col2的运算值。

4.聚合函数

结合groupby与agg实现SQL中的分组聚合运算操作，需要使用相应的聚合函数：

df['col2'] = df.groupby('col1').agg({'col1':{'col1_mean': mean, 'col1_sum‘': sum}, 'col2': {'col2_count': count}})

上述代码生成了col1_mean, col1_sum与col2_count列。

示例2

In [52]: df.agg(['mean','sum'])
Out[52]:
     data1   data2
mean -0.102690 0.581455
sum -0.513449 2.907274

函数	说明
count	分组中非Nan值的数量
sum	非Nan值的和
mean	非Nan值的平均值
median	非Nan值的算术中间数
std,var	标准差、方差
min,max	非Nan值的最小值和最大值
prob	非Nan值的积
first,last	第一个和最后一个非Nan值

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