《对比Excel,轻松学习Python数据分析》电子书

《对比Excel,轻松学习Python数据分析》

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入门篇
第1章数据分析基础…………………………………………………………………………………2
1.1数据分析是什么………………………………………………………………………………..2
1.2为什么要做数据分析…………………………………………………………………………2
1.2.1现状分析…………………………………………………………………………………3
1.2.2原因分析…………………………………………………………………………………3
1.2.3预测分析…………………………………………………………………………………3
1.3数据分析究竟在分析什么………………………………………………………………….4
1.3.1总体概览指标………………………………………………………………………….4
1.3.2对比性指标……………………………………………………………………………..4
1.3.3集中趋势指标………………………………………………………………………….4
1.3.4离散程度指标………………………………………………………………………….5
1.3.5相关性指标……………………………………………………………………………..5
1.3.6相关关系与因果关系……………………………………………………………….6
1.4数据分析的常规流程…………………………………………………………………………6
1.4.1熟悉工具…………………………………………………………………………………6
1.4.2明确目的…………………………………………………………………………………7
1.4.3获取数据…………………………………………………………………………………7
1.4.4熟悉数据…………………………………………………………………………………7
1.4.5处理数据…………………………………………………………………………………7
1.4.6分析数据…………………………………………………………………………………8
1.4.7得出结论…………………………………………………………………………………8
1.4.8验证结论…………………………………………………………………………………8
1.4.9展示结论…………………………………………………………………………………8
1.5数据分析工具:Excel与Python…………………………………………………………8
实践篇
第2章熟悉锅——Python基础知识……………………………………………………………12
2.1Python是什么………………………………………………………………………………….12
2.2Python的下载与安装……………………………………………………………………….13
2.2.1安装教程……………………………………………………………………………….13
2.2.2IDE与IDLE………………………………………………………………………….17
2.3介绍JupyterNotebook……………………………………………………………………..17
2.3.1新建JupyterNotebook文件……………………………………………………17
2.3.2运行你的第一段代码……………………………………………………………..19
2.3.3重命名JupyterNotebook文件………………………………………………..19
2.3.4保存JupyterNotebook文件……………………………………………………19
2.3.5导入本地JupyterNotebook文件…………………………………………….20
2.3.6JupyterNotebook与Markdown……………………………………………….21
2.3.7为JupyterNotebook添加目录………………………………………………..21
2.4基本概念…………………………………………………………………………………………26
2.4.1数………………………………………………………………………………………….26
2.4.2变量………………………………………………………………………………………26
2.4.3标识符…………………………………………………………………………………..27
2.4.4数据类型……………………………………………………………………………….28
2.4.5输出与输出格式设置……………………………………………………………..28
2.4.6缩进与注释……………………………………………………………………………29
2.5字符串…………………………………………………………………………………………….30
2.5.1字符串的概念………………………………………………………………………..30
2.5.2字符串的连接………………………………………………………………………..30
2.5.3字符串的复制………………………………………………………………………..30
2.5.4获取字符串的长度…………………………………………………………………30
2.5.5字符串查找……………………………………………………………………………31
2.5.6字符串索引……………………………………………………………………………31
2.5.7字符串分隔……………………………………………………………………………32
2.5.8移除字符……………………………………………………………………………….32
2.6数据结构——列表…………………………………………………………………………..33
2.6.1列表的概念……………………………………………………………………………33
2.6.2新建一个列表………………………………………………………………………..33
2.6.3列表的复制……………………………………………………………………………34
2.6.4列表的合并……………………………………………………………………………34
2.6.5向列表中插入新元素……………………………………………………………..34
2.6.6获取列表中值出现的次数………………………………………………………35
2.6.7获取列表中值出现的位置………………………………………………………35
2.6.8获取列表中指定位置的值………………………………………………………36
2.6.9删除列表中的值…………………………………………………………………….36
2.6.10对列表中的值进行排序………………………………………………………..37
2.7数据结构——字典…………………………………………………………………………..37
2.7.1字典的概念……………………………………………………………………………37
2.7.2新建一个字典………………………………………………………………………..37
2.7.3字典的keys()、values()和items()方法…………………………………….37
2.8数据结构——元组…………………………………………………………………………..38
2.8.1元组的概念……………………………………………………………………………38
2.8.2新建一个元组………………………………………………………………………..38
2.8.3获取元组的长度…………………………………………………………………….38
2.8.4获取元组内的元素…………………………………………………………………39
2.8.5元组与列表相互转换……………………………………………………………..39
2.8.6zip()函数……………………………………………………………………………….39
2.9运算符…………………………………………………………………………………………….40
2.9.1算术运算符……………………………………………………………………………40
2.9.2比较运算符……………………………………………………………………………40
2.9.3逻辑运算符……………………………………………………………………………41
2.10循环语句……………………………………………………………………………………….41
2.10.1for循环……………………………………………………………………………….41
2.10.2while循环……………………………………………………………………………42
2.11条件语句……………………………………………………………………………………….43
2.11.1if语句…………………………………………………………………………………43
2.11.2else语句………………………………………………………………………………44
2.11.3elif语句………………………………………………………………………………45
2.12函数………………………………………………………………………………………………46
2.12.1普通函数……………………………………………………………………………..47
2.12.2匿名函数……………………………………………………………………………..48
2.13高级特性……………………………………………………………………………………….49
2.13.1列表生成式………………………………………………………………………….49
2.13.2map函数……………………………………………………………………………..50
2.14模块………………………………………………………………………………………………50
第3章Pandas数据结构………………………………………………………………………….51
3.1Series数据结构……………………………………………………………………………….51
3.1.1Series是什么…………………………………………………………………………51
3.1.2创建一个Series……………………………………………………………………..52
3.1.3利用index方法获取Series的索引…………………………………………53
3.1.4利用values方法获取Series的值……………………………………………53
3.2DataFrame表格型数据结构……………………………………………………………..53
3.2.1DataFrame是什么………………………………………………………………….53
3.2.2创建一个DataFrame………………………………………………………………54
3.2.3获取DataFrame的行、列索引……………………………………………….56
3.2.4获取DataFrame的值……………………………………………………………..56
第4章准备食材——获取数据源………………………………………………………………..57
4.1导入外部数据………………………………………………………………………………….57
4.1.1导入.xlsx文件……………………………………………………………………….57
4.1.2导入.csv文件………………………………………………………………………..60
4.1.3导入.txt文件…………………………………………………………………………63
4.1.4导入sql文件…………………………………………………………………………65
4.2新建数据…………………………………………………………………………………………67
4.3熟悉数据…………………………………………………………………………………………67
4.3.1利用head预览前几行……………………………………………………………67
4.3.2利用shape获取数据表的大小………………………………………………..68
4.3.3利用info获取数据类型…………………………………………………………69
4.3.4利用describe获取数值分布情况…………………………………………….71
第5章淘米洗菜——数据预处理………………………………………………………………..73
5.1缺失值处理……………………………………………………………………………………..73
5.1.1缺失值查看……………………………………………………………………………73
5.1.2缺失值删除……………………………………………………………………………75
5.1.3缺失值填充……………………………………………………………………………77
5.2重复值处理……………………………………………………………………………………..78
5.3异常值的检测与处理……………………………………………………………………….81
5.3.1异常值检测……………………………………………………………………………81
5.3.2异常值处理……………………………………………………………………………82
5.4数据类型转换………………………………………………………………………………….83
5.4.1数据类型……………………………………………………………………………….83
5.4.2类型转换……………………………………………………………………………….84
5.5索引设置…………………………………………………………………………………………86
5.5.1为无索引表添加索引……………………………………………………………..86
5.5.2重新设置索引………………………………………………………………………..87
5.5.3重命名索引……………………………………………………………………………88
5.5.4重置索引……………………………………………………………………………….89
第6章菜品挑选——数据选择…………………………………………………………………..91
6.1列选择…………………………………………………………………………………………….91
6.1.1选择某一列/某几列………………………………………………………………..91
6.1.2选择连续的某几列…………………………………………………………………92
6.2行选择…………………………………………………………………………………………….93
6.2.1选择某一行/某几行………………………………………………………………..93
6.2.2选择连续的某几行…………………………………………………………………94
6.2.3选择满足条件的行…………………………………………………………………95
6.3行列同时选择………………………………………………………………………………….96
6.3.1普通索引+普通索引选择指定的行和列…………………………………..97
6.3.2位置索引+位置索引选择指定的行和列…………………………………..97
6.3.3布尔索引+普通索引选择指定的行和列…………………………………..98
6.3.4切片索引+切片索引选择指定的行和列…………………………………..98
6.3.5切片索引+普通索引选择指定的行和列…………………………………..99
第7章切配菜品——数值操作…………………………………………………………………100
7.1数值替换……………………………………………………………………………………….100
7.1.1一对一替换………………………………………………………………………….100
7.1.2多对一替换………………………………………………………………………….102
7.1.3多对多替换………………………………………………………………………….103
7.2数值排序……………………………………………………………………………………….104
7.2.1按照一列数值进行排序………………………………………………………..104
7.2.2按照有缺失值的列进行排序…………………………………………………106
7.2.3按照多列数值进行排序………………………………………………………..106
7.3数值排名……………………………………………………………………………………….108
7.4数值删除………………………………………………………………………………………..110
7.4.1删除列………………………………………………………………………………….110
7.4.2删除行………………………………………………………………………………….111
7.4.3删除特定行…………………………………………………………………………..112
7.5数值计数………………………………………………………………………………………..113
7.6唯一值获取…………………………………………………………………………………….114
7.7数值查找………………………………………………………………………………………..115
7.8区间切分………………………………………………………………………………………..116
7.9插入新的行或列……………………………………………………………………………..119
7.10行列互换……………………………………………………………………………………..120
7.11索引重塑……………………………………………………………………………………..121
7.12长宽表转换………………………………………………………………………………….122
7.12.1宽表转换为长表…………………………………………………………………123
7.12.2长表转换为宽表…………………………………………………………………125
7.13apply()与applymap()函数……………………………………………………………..126
第8章开始烹调——数据运算…………………………………………………………………127
8.1算术运算……………………………………………………………………………………….127
8.2比较运算……………………………………………………………………………………….128
8.3汇总运算……………………………………………………………………………………….129
8.3.1count非空值计数…………………………………………………………………129
8.3.2sum求和……………………………………………………………………………..130
8.3.3mean求均值………………………………………………………………………..130
8.3.4max求最大值………………………………………………………………………131
8.3.5min求最小值………………………………………………………………………132
8.3.6median求中位数………………………………………………………………….132
8.3.7mode求众数………………………………………………………………………..133
8.3.8var求方差……………………………………………………………………………134
8.3.9std求标准差………………………………………………………………………..134
8.3.10quantile求分位数……………………………………………………………….135
8.4相关性运算……………………………………………………………………………………136
第9章炒菜计时器——时间序列………………………………………………………………138
9.1获取当前时刻的时间……………………………………………………………………..138
9.1.1返回当前时刻的日期和时间…………………………………………………138
9.1.2分别返回当前时刻的年、月、日………………………………………….138
9.1.3返回当前时刻的周数……………………………………………………………139
9.2指定日期和时间的格式………………………………………………………………….140
9.3字符串和时间格式相互转换…………………………………………………………..141
9.3.1将时间格式转换为字符串格式……………………………………………..141
9.3.2将字符串格式转换为时间格式……………………………………………..141
9.4时间索引……………………………………………………………………………………….142
9.5时间运算……………………………………………………………………………………….145
9.5.1两个时间之差………………………………………………………………………145
9.5.2时间偏移……………………………………………………………………………..145
第10章菜品分类——数据分组/数据透视表………………………………………………148
10.1数据分组……………………………………………………………………………………..148
10.1.1分组键是列名…………………………………………………………………….150
10.1.2分组键是Series………………………………………………………………….151
10.1.3神奇的aggregate方法………………………………………………………..152
10.1.4对分组后的结果重置索引…………………………………………………..153
10.2数据透视表………………………………………………………………………………….154
第11章水果拼盘——多表拼接……………………………………………………………….158
11.1表的横向拼接………………………………………………………………………………158
11.1.1连接表的类型…………………………………………………………………….158
11.1.2连接键的类型…………………………………………………………………….160
11.1.3连接方式……………………………………………………………………………163
11.1.4重复列名处理…………………………………………………………………….165
11.2表的纵向拼接………………………………………………………………………………165
11.2.1普通合并……………………………………………………………………………166
11.2.2索引设置……………………………………………………………………………167
11.2.3重叠数据合并…………………………………………………………………….167
第12章盛菜装盘——结果导出……………………………………………………………….169
12.1导出为.xlsx文件………………………………………………………………………….169
12.1.1设置文件导出路径……………………………………………………………..170
12.1.2设置Sheet名称………………………………………………………………….170
12.1.3设置索引……………………………………………………………………………170
12.1.4设置要导出的列…………………………………………………………………171
12.1.5设置编码格式…………………………………………………………………….171
12.1.6缺失值处理………………………………………………………………………..172
12.1.7无穷值处理………………………………………………………………………..172
12.2导出为.csv文件……………………………………………………………………………173
12.2.1设置文件导出路径……………………………………………………………..173
12.2.2设置索引……………………………………………………………………………174
12.2.3设置要导出的列…………………………………………………………………174
12.2.4设置分隔符号…………………………………………………………………….174
12.2.5缺失值处理………………………………………………………………………..174
12.2.6设置编码格式…………………………………………………………………….175
12.3将文件导出到多个Sheet………………………………………………………………175
第13章菜品摆放——数据可视化…………………………………………………………….176
13.1数据可视化是什么……………………………………………………………………….176
13.2数据可视化的基本流程………………………………………………………………..176
13.2.1整理数据……………………………………………………………………………176
13.2.2明确目的……………………………………………………………………………177
13.2.3寻找合适的表现形式………………………………………………………….177
13.3图表的基本组成元素……………………………………………………………………177
13.4Excel与Python可视化…………………………………………………………………179
13.5建立画布和坐标系……………………………………………………………………….179
13.5.1建立画布……………………………………………………………………………179
13.5.2用add_subplot函数建立坐标系………………………………………….180
13.5.3用plt.subplot2grid函数建立坐标系……………………………………..182
13.5.4用plt.subplot函数建立坐标系…………………………………………….183
13.5.5用plt.subplots函数建立坐标系…………………………………………..184
13.5.6几种创建坐标系方法的区别……………………………………………….185
13.6设置坐标轴………………………………………………………………………………….185
13.6.1设置坐标轴的标题……………………………………………………………..185
13.6.2设置坐标轴的刻度……………………………………………………………..187
13.6.3设置坐标轴的范围……………………………………………………………..190
13.6.4坐标轴的轴显示设置………………………………………………………….191
13.7其他图表格式的设置……………………………………………………………………191
13.7.1网格线设置………………………………………………………………………..191
13.7.2设置图例……………………………………………………………………………193
13.7.3图表标题设置…………………………………………………………………….195
13.7.4设置数据标签…………………………………………………………………….197
13.7.5图表注释……………………………………………………………………………198
13.7.6数据表……………………………………………………………………………….199
13.8绘制常用图表………………………………………………………………………………201
13.8.1绘制折线图………………………………………………………………………..201
13.8.2绘制柱形图………………………………………………………………………..204
13.8.3绘制条形图………………………………………………………………………..208
13.8.4绘制散点图………………………………………………………………………..209
13.8.5绘制气泡图…………………………………………………………………………211
13.8.6绘制面积图………………………………………………………………………..212
13.8.7绘制树地图………………………………………………………………………..213
13.8.8绘制雷达图………………………………………………………………………..215
13.8.9绘制箱形图………………………………………………………………………..217
13.8.10绘制饼图………………………………………………………………………….218
13.8.11绘制圆环图………………………………………………………………………220
13.8.12绘制热力图………………………………………………………………………221
13.8.13绘制水平线和垂直线………………………………………………………..223
13.9绘制组合图表………………………………………………………………………………224
13.9.1折线图+折线图………………………………………………………………….224
13.9.2折线图+柱形图………………………………………………………………….225
13.10绘制双坐标轴图表……………………………………………………………………..226
13.10.1绘制双y轴图表……………………………………………………………….227
13.10.2绘制双x轴图表……………………………………………………………….228
13.11绘图样式设置…………………………………………………………………………….228
进阶篇
第14章典型数据分析案例……………………………………………………………………..234
14.1利用Python实现报表自动化………………………………………………………..234
14.1.1为什么要进行报表自动化…………………………………………………..234
14.1.2什么样的报表适合自动化…………………………………………………..234
14.1.3如何实现报表自动化………………………………………………………….235
14.2自动发送电子邮件……………………………………………………………………….239
14.3假如你是某连锁超市的数据分析师………………………………………………241
14.3.1哪些类别的商品比较畅销…………………………………………………..242
14.3.2哪些商品比较畅销……………………………………………………………..242
14.3.3不同门店的销售额占比………………………………………………………243
14.3.4哪些时间段是超市的客流高峰期………………………………………..244
14.4假如你是某银行的数据分析师……………………………………………………..245
14.4.1是不是收入越高的人坏账率越低………………………………………..246
14.4.2年龄和坏账率有什么关系…………………………………………………..247
14.4.3家庭人口数量和坏账率有什么关系…………………………………….248
第15章NumPy数组……………………………………………………………………………..250
15.1NumPy简介…………………………………………………………………………………250
15.2NumPy数组的生成………………………………………………………………………250
15.2.1生成一般数组…………………………………………………………………….251
15.2.2生成特殊类型数组……………………………………………………………..251
15.2.3生成随机数组…………………………………………………………………….253
15.3NumPy数组的基本属性……………………………………………………………….255
15.4NumPy数组的数据选取……………………………………………………………….256
15.4.1一维数据选取…………………………………………………………………….256
15.4.2多维数据选取…………………………………………………………………….257
15.5NumPy数组的数据预处理……………………………………………………………259
15.5.1NumPy数组的类型转换……………………………………………………..259
15.5.2NumPy数组的缺失值处理………………………………………………….260
15.5.3NumPy数组的重复值处理………………………………………………….260
15.6NumPy数组重塑………………………………………………………………………….261
15.6.1一维数组重塑…………………………………………………………………….261
15.6.2多维数组重塑…………………………………………………………………….261
15.6.3数组转置……………………………………………………………………………262
15.7NumPy数组合并………………………………………………………………………….262
15.7.1横向合并……………………………………………………………………………262
15.7.2纵向合并……………………………………………………………………………263
15.8常用数据分析函数……………………………………………………………………….264
15.8.1元素级函数………………………………………………………………………..264
15.8.2描述统计函数…………………………………………………………………….264
15.8.3条件函数……………………………………………………………………………266
15.8.4集合关系……………………………………………………………………………266
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