【python】python编程基础

news2024/11/19 4:46:27

基础工具包

python 原生数据结构
- 元组 Tuple
- 列表 list
- 集合 set
- 字典 dictionary
NumPy 数据结构
- 数组 Ndarray
- 矩阵 Matrix
Pandas 数据结构
- 序列 Series （一维）
- 数据框 DataFrame （二维）
Matplotlib 数据可视化
- 绘制饼图
- 绘制折线图
- 绘制直方图
- 绘制散点图
- 绘制箱型图
- 使用 DataFrame 绘图
- - 折线图
  - 横柱形图
  - 柱形图
  - 面积图
  - 散点图
  - 饼图
  - 二维直方图

python 原生数据结构

元组 Tuple

一个元素不可修改的线性数据结构，数据项放在 () 内。

（1）元组的创建形式

tup1=("manhman","guoguo",1988,2000)
tup2=(1,)
tup3="a","b","c","d"
tup4=()

seq=['a','b','c']
tup5=tuple(seq)

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其中，元组一旦创建就不能修改其中某一个元素的信息

（2）元组的查询

可以通过下标访问到元组中的每个元素
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（3）元组的删除

元组一旦创建成功之后，元组内的数据是不可被修改的，要删除元组中某个元素也是不被允许的，只能整体删除元组

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（4）元组的链接

可以将多个元组合并为一个元组
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也可以将一个元组复制多份
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（5）tuple 的特殊操作

计算元组长度，以及最大最小值：
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元组内元素类型的转换：

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列表 list

一个有序且可变长度的线性数据结构，列表项放在 [] 内。

（1）列表的创建
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（2）列表的查询

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（3）列表增加元素

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（4）列表的删除

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（5）列表的修改

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（6）列表特殊操作
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同样也可以进行强制类型转换

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集合 set

一个元素无序且元素不可重复的数据结构，集合中的元素放在 {} 内。

（1）集合的创建

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（2）集合查询
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（3）集合增加

add 将整个元素信息直接进行插入，若要插入的元素存在则无意义；
update 是将元素一个一个进行插入
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（4）集合删除

remove() 函数可以删除指定元素，若要删除元素不存在则会报错；
discard() 函数可以删除指定元素，若元素不存在不报错；
pop() 函数是随机删除一个元素；
clear() 将整个集合进行清空

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（5）集合特殊操作

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字典 dictionary

一组具有多个键值对组成的数据结构，形式为：{键1:值1, 键2:值2, …}

（1）创建字典
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（2）字典查询
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（3）字典增加
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（4）字典删除
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（5）字典的修改

NumPy 数据结构

数组 Ndarray

引入 Numpy 包，将其命名为 np
import Numpy as np

（1）数组的创建
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（2）数组查询

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（3）数组增加

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（4）数组删除

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（5）数组修改

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（6）特殊操作

数组的转置

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数组的堆叠

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矩阵 Matrix

（1）矩阵创建

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（2）矩阵查询

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（3）矩阵增加

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（4）矩阵删除

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（5）矩阵乘法

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（6）矩阵转置，求逆

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（7）矩阵的特征向量，特征值

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Pandas 数据结构

pandas 包中的数据结构主要包含序列(Series)、(DataFrame)

import pandas as pd

序列 Series （一维）

（1）创建序列

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（2）序列查询

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（3）序列追加

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（4）序列删除

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（5）序列修改

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（6）特殊操作

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创建时间序列

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数据框 DataFrame （二维）

（1）创建

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（2）查询

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（3）增加操作

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（4）删除操作

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（5）合并操作

dic1={'name':['liuli','tony','jesper'],'no':['001','002','003'],'age':[12,13,14]}
dir1=pd.DataFrame(dic1)
print('\ndir1:\n',dir1)

dic2={'new_chat':['should','may','substr']}
dir2=pd.Series(dic2)
print('\ndir2:\n',dir2)

dir3=pd.concat([dir1,dir2],axis=1)   # 列合并
print('\n合并之后：\n',dir3)

dic1={'name':['liuli','tony','jesper'],'no':['001','002','003'],'age':[12,13,14]}
dir1=pd.DataFrame(dic1)
print('\ndir1:\n',dir1)

dic2={'name':['wangwa'],'no':['004'],'age':[35]}
dir2=pd.DataFrame(dic2)
print(dir2)

dir3=pd.concat([dir1,dir2],axis=0,ignore_index=True)   # 行合并
print('\n合并之后：\n',dir3)

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Matplotlib 数据可视化

绘制饼图

plt.pie()


import numpy as np
import pandas as pd
import matplotlib.pyplot as plt

# 使用 pandas 包内部读取数据文件
sdata=pd.read_csv('./sdata.csv',encoding='utf-8',index_col=0)
print(sdata.head())          # 展示前五行数据

plt.rcParams['font.sans-serif']='SimHei'  # 设置中文字体
plt.rcParams['axes.unicode_minus']=False   # 正常显示负号
plt.figure(figsize=(5,5))  # 窗口大小
plt.title('2018年5月21日~29日成交量饼图')

label=(0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,20,21,22,23,24,25,26,27,28,29,30,31,32,33,34,35)

plt.pie(sdata.volume,labels=label)   # 饼图
plt.grid(True)
plt.show()   # 展示图形

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绘制折线图

plt.plot()

#折线图
plt.plot(sdata.open,'r-',marker='o',label='open')
plt.plot(sdata.high,'b--',marker='*',label='high')
plt.plot(sdata.close,'g',marker='^',label='close')

plt.legend(loc=0)   # 设置左上角标签
plt.grid(True)
plt.xlabel('index')
plt.ylabel('value')
plt.title('Sdata Trend')
plt.show()

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绘制直方图

plt.bar()

# 直方图
label=(0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,20,21,22,23,24,25,26,27,28,29,30,31,32,33,34,35)
plt.bar(label,sdata.volume,color='g',width=0.5)
plt.grid(True)
plt.xlabel('index')
plt.ylabel('volume')
plt.title('2018.5.21~2018.5.29')
plt.show()

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绘制散点图

plt.scatter

# 散点图
label=(0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,20,21,22,23,24,25,26,27,28,29,30,31,32,33,34,35)
plt.scatter(label,sdata.low,marker='o')
plt.show()

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绘制箱型图

plt.boxplot()


#箱型图
plt.boxplot((sdata.open,sdata.high,sdata.close),labels=('open','high','close'))
plt.show()

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箱型图，从下往上分别代表数据的最小值，25%值区间，50%值区间，75%值区间，以及数据的最大值

使用 DataFrame 绘图

折线图

# DataFrame 绘图-----折线图
# 随机生成一个 10*3 的DataFrame 数据框，时间范围在 1~10
plot_df=pd.DataFrame(np.random.randint(1,10,30).reshape(10,3), columns=list('abc'))
plot_df.head()

plot_df.plot(subplots=True,figsize=(5,5))
plt.show()

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横柱形图

# DataFrame 绘图----横柱形图
plot_df.plot(kind='barh')
plt.show()

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柱形图

# DataFrame绘图 - ---横柱形图
plot_df.plot(kind='bar',stacked=True)
plt.show()

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面积图

# DataFrame绘图 - ---面积图
plot_df.plot(kind='area')
plt.show()

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散点图

# DataFrame绘图 - ---散点图
plot_df.plot('a','b',kind='scatter')
plt.show()

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饼图

# DataFrame绘图 - ---饼图
plot_df['a'].plot(kind='pie')
plt.show()

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二维直方图

# DataFrame绘图 - ---二维直方图
plot_df2=pd.DataFrame(np.random.randn(1000,2),columns=['a','b'])
plot_df2.plot.hexbin(x='a',y='b',gridsize=25)
plot_df2.head()   # 展示前五行数据
plt.show()