用讲故事的方式学Pandas的数据结构之DataFrame

以你之姓@ 2024-04-29 01:39 83阅读 0赞

在一个遥远的数据王国里，有一个被称为"DataFrame"的魔法图书馆，这个图书馆非常独特，因为它是由一系列叫做"Series"的魔法书架组成的。每个书架都拥有自己的名字和一串神秘的数字，这些数字是王国里各种知识和秘密的代码。图书馆的设计初衷是将"Series"的魔法从一维世界拓展到了二维的奇妙空间，让寻求知识的人们可以更加方便地查找和组织信息。

在图书馆的中心，有一个巨大的索引表，称为"index"，它记录了每一行书架的名字。而在图书馆的入口，挂着一块巨大的指示牌，上面写着每一列书架的名称，这被称为"columns"。每当有人想要查找知识时，他们只需要根据行和列的索引就能找到他们所需的信息，这些信息被储存在一个叫做"values"的神秘二维阵列中，这就是图书馆的核心所在。

有一天，一个叫做"DataFrame"的年轻学者来到了这个图书馆。他决定用一种全新的方式来记录王国里的知识。他带来了一本空白的大书，这本书就是他的"DataFrame"。他开始从各个书架上收集信息，把这些信息按照一定的顺序排列，每一列都有自己的标题，就像是把一系列"Series"汇聚到一起形成了一个更加强大的知识库。

DataFrame学者知道，要创建一个有用的大书，最常见的方法是用一个巨大的字典，字典的键是列的名称，字典的值是一串神秘的数字，代表着那一列的知识。他小心翼翼地将这个字典放入大书中，魔法般的，大书自动为每一行加上了索引，就像魔法图书馆中的"index"一样。

在这个过程中，DataFrame学者遇到了一些挑战，比如有时他发现有些列的名称在他的字典中找不到，那些位置上的信息就会变成了"NaN"，表示那里是未知的或丢失的知识。

在完成了他的大书后，DataFrame学者用一种特殊的魔法查看了它的结构，他发现大书中的知识是如何通过行(“index”)和列(“columns”)来组织的，他也能看到整个大书的形状(“shape”)，以及藏在大书中的所有知识(“values”)。

为了继续他的研究，DataFrame学者决定进行一个练习。他创建了一个新的DataFrame，名为"df"，记录了两位学生在不同科目上的考试成绩。他用这个小型的DataFrame来测试他对这个强大工具的理解和掌握，从而为王国的知识贡献了他自己的一份力量。  
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在一个叫做“索引之城”的地方，有一座非常特殊的图书馆，这座图书馆里藏有无数的书籍，它们记录了城市的历史、知识和秘密。图书馆的管理员是一位非常聪明的老者，名叫DataFrame。DataFrame老者有一本神奇的大书，这本书就是他管理图书馆的关键。

一天，一个年轻的探险者来到了索引之城，他的名字叫做索引者。索引者对DataFrame老者的大书非常好奇，他想要了解如何从这本大书中找到自己需要的知识。DataFrame老者便开始向索引者展示如何使用这本神奇的大书。

首先，DataFrame老者展示了如何对列进行索引。他告诉索引者，可以通过两种方式获取书中的列，就像寻找一本特定的书一样。一种方式是类似于使用字典的键，就像说出书的名字一样。另一种方式是通过属性的方式，就像通过书的特征来找到它。无论哪种方式，找到的都是一系列的知识，这在图书馆中被称为“Series”。DataFrame老者解释说，每当通过列名找到一列时，实际上就是从大书中取出了一本书，这本书沿用了大书相同的索引，名字也是那个列的名称。

接着，DataFrame老者展示了如何对行进行索引。他告诉索引者，可以使用.loc\[\]和.iloc\[\]这两种魔法工具来寻找特定的行。通过.loc\[\]，就像是通过书架上的标签来找书，而通过.iloc\[\]，则像是数着第几本书来找。不管用哪种方法，找到的都是一个记录了所有列信息的Series，就像是从书中提取了一段知识。

最后，DataFrame老者教导了如何对元素进行索引，这就像是在书中找到特定的一句话。可以通过列索引、行索引或直接使用书中的知识——二维的神秘阵列，也就是values属性来达成目的。无论是通过列名加行索引的方式，还是先指定行后指定列，都能精确找到大书中的某个知识点。

在这次学习中，索引者还练习了使用不同的方法对大书进行索引和切片，发现每种方法都有其独特之处，但都遵循一个基本的原则：明确你要找的是哪一行哪一列的知识。

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在一个名为“运算谷”的神奇地方，有两座巨大的塔楼，一座叫做“月考一塔”，另一座叫做“月考二塔”。每座塔楼都住着一群学生，他们的成绩被记录在塔楼的石板上。月考一塔的石板上记录着张三、李四、王五、赵六、田七的成绩，而月考二塔除了这些学生外，还多了一个名叫孙八的新学生。

两座塔楼的守护者，DataFrame大法师，掌握着一种强大的魔法，能够合并两座塔楼的成绩，并计算出学生们的平均成绩。然而，由于孙八只在月考二塔出现，所以在合并时，他的成绩没有与月考一塔的学生进行匹配，导致他的成绩出现了神秘的“NaN”。

为了解决这个问题，DataFrame大法师使用了一种特殊的魔法——“add”魔法，这种魔法可以填补空缺的成绩，让孙八的成绩也能够计入平均成绩中。通过这种魔法，每个学生的成绩都得到了公平的对待。

然而，谷中的故事还没有结束。传说中，张三在期中考试中作弊被发现，需要将他的数学成绩记为0分。DataFrame大法师通过一次简单的魔法操作，轻松地将张三的数学成绩更正。

李四，因为举报张三作弊立下了汗马功劳，作为奖励，所有的科目成绩都增加了100分。DataFrame大法师再次施展魔法，使李四的成绩得到了应有的提升。

在运算谷的最后一幕，大法师发现一个奇妙的现象——有一道题目出错了，为了平息所有学生的不满情绪，他决定给每位学生的每个科目都加上10分。通过施展一次强大的全体加成魔法，每个学生的成绩都得到了增加。

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