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利用 Pandas 进行分类数据编码的十种方式

2022-04-21 21:41早起Python刘早起 Python

其实就像本文介绍数据编码转换一样,确实有很多方法可以实现显得很乱,但学习pandas的正确姿势就是应该把它当成字典来学,不必记住所有方法与细节,你只需知道有这么个函数能完成这样操作,需要用时能想到,想到再来查就

利用 Pandas 进行分类数据编码的十种方式

最近在知乎上看到这样一个问题:

利用 Pandas 进行分类数据编码的十种方式

题主表示pandas用起来很乱,事实真的如此吗?本文就将先如何利用pandas来行数据转换/编码的十种方案,最后再回答这个问题。

其实这个操作在机器学习中十分常见,很多算法都需要我们对分类特征进行转换(编码),即根据某一列的值,新增(修改)一列。

为了方便理解,下面创建示例DataFrame:

利用 Pandas 进行分类数据编码的十种方式

数值型数据

让我们先来讨论连续型数据的转换,也就是根据Score列的值,来新增一列标签,即如果分数大于90,则标记为A,分数在80-90标记为B,以此类推。

自定义函数 + 循环遍历

首先当然是最简单,最笨的方法,自己写一个函数,并用循环遍历,那肯定就是一个def加一个for:

df1 = df.copy() def myfun(x): if x>90: return 'A' elif x>=80 and x<90: return 'B' elif x>=70 and x<80: return 'C' elif x>=60 and x<70: return 'D' else: return 'E' df1['Score_Label'] = None for i in range(len(df1)): df1.iloc[i,3] = myfun(df1.iloc[i,2])

这段代码,相信所有人都能看懂,简单好想但比较麻烦

利用 Pandas 进行分类数据编码的十种方式

有没有更简单的办法呢?pandas当然提供了很多高效的操作的函数,继续往下看。

自定义函数 + map

现在,可以使用map来干掉循环(虽然本质上也是循环):

df2 = df.copy() def mapfun(x): if x>90: return 'A' elif x>=80 and x<90: return 'B' elif x>=70 and x<80: return 'C' elif x>=60 and x<70: return 'D' else: return 'E' df2['Score_Label'] = df2['Score'].map(mapfun)

结果是同样的:

利用 Pandas 进行分类数据编码的十种方式

自定义函数 + apply

如果还想简洁代码,可以使用自定义函数 + apply来干掉自定义函数:

df3 = df.copy() df3['Score_Label'] = df3['Score'].apply(lambda x: 'A' if x > 90 else ( 'B' if 90 > x >= 80 else ('C' if 80 > x >= 70 else ('D' if 70 > x >= 60 else 'E'))))

结果和上面是一致的,只不过这么写容易被打。

使用 pd.cut

现在,让我们继续了解更高级的pandas函数,依旧是对 Score 进行编码,使用pd.cut,并指定划分的区间后,可以直接帮你分好组:

df4 = df.copy() bins = [0, 59, 70, 80, 100] df4['Score_Label'] = pd.cut(df4['Score'], bins)

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也可以直接使用labels参数来修改对应组的名称,是不是方便多了:

df4['Score_Label_new'] = pd.cut(df4['Score'], bins, labels=[ 'low', 'middle', 'good', 'perfect'])

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使用 sklearn 二值化

既然是和机器学习相关,sklearn肯定跑不掉,如果需要新增一列并判定成绩是否及格,就可以使用Binarizer函数,代码也是简洁好懂:

df5 = df.copy() binerize = Binarizer(threshold = 60) trans = binerize.fit_transform(np.array(df1['Score']).reshape(-1,1)) df5['Score_Label'] = trans

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文本型数据

下面介绍更常见的,对文本数据进行转换打标签。例如新增一列,将性别男、女分别标记为0、1

使用 replace

首先介绍replace,但要注意的是,上面说过的自定义函数相关方法依旧是可行的:

df6 = df.copy() df6['Sex_Label'] = df6['Sex'].replace(['Male','Female'],[0,1])

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上面是对性别操作,因为只有男女,所以可以手动指定0、1,但要是类别很多,也可以使用pd.value_counts()来自动指定标签,例如对Course Name列分组:

df6 = df.copy() value = df6['Course Name'].value_counts() value_map = dict((v, i) for i,v in enumerate(value.index)) df6['Course Name_Label'] = df6.replace({'Course Name':value_map})['Course Name']

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使用map

额外强调的是,新增一列,一定要能够想到map

df7 = df.copy() Map = {elem:index for index,elem in enumerate(set(df["Course Name"]))} df7['Course Name_Label'] = df7['Course Name'].map(Map)

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使用astype

这个方法应该很多人不知道,这就属于上面提到的知乎问题,能实现的方法太多了:

df8 = df.copy() value = df8['Course Name'].astype('category') df8['Course Name_Label'] = value.cat.codes

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使用 sklearn

同数值型一样,这种机器学习中的经典操作,sklearn一定有办法,使用LabelEncoder可以对分类数据进行编码:

from sklearn.preprocessing import LabelEncoder df9 = df.copy() le = LabelEncoder() le.fit(df9['Sex']) df9['Sex_Label'] = le.transform(df9['Sex']) le.fit(df9['Course Name']) df9['Course Name_Label'] = le.transform(df9['Course Name'])

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一次性转换两列也是可以的:

df9 = df.copy() le = OrdinalEncoder() le.fit(df9[['Sex','Course Name']]) df9[['Sex_Label','Course Name_Label']] = le.transform(df9[['Sex','Course Name']])

使用factorize

最后,再介绍一个小众但好用的pandas方法,我们需要注意到,在上面的方法中,自动生成的Course Name_Label列,虽然一个数据对应一个语言,因为避免写自定义函数或者字典,这样可以自动生成,所以大多是无序的。

如果我们希望它是有序的,也就是 Python 对应 0,Java对应1,除了自己指定,还有什么优雅的办法?这时可以使用factorize,它会根据出现顺序进行编码:

df10 = df.copy() df10['Course Name_Label'] = pd.factorize(df10['Course Name'])[0]

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结合匿名函数,我们可以做到对多列进行有序编码转换

df10 = df.copy() cat_columns = df10.select_dtypes(['object']).columns df10[['Sex_Label', 'Course Name_Label']] = df10[cat_columns].apply( lambda x: pd.factorize(x)[0])

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总结

至此,我要介绍的十种pandas数据编码的方法就分享完毕,代码拿走修改变量名就能用。

现在回到文章开头的问题,如果你觉得pandas用起来很乱,说明你可能还未对pandas有一个全面且彻底的了解。

其实就像本文介绍数据编码转换一样,确实有很多方法可以实现显得很乱,但学习pandas的正确姿势就是应该把它当成字典来学,不必记住所有方法与细节,你只需知道有这么个函数能完成这样操作,需要用时能想到,想到再来查就行。

原文地址:https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=Mzg5OTU3NjczMQ==&mid=2247523042&idx=1&sn=cc488e07e3659245834f2e6fd796c521&chksm=c053fc16f72475009949721f37d20db87ac15e4d2e26ec6c9c78e56006fad37eca9d99353995&mpshare=1&scene=23&srcid=0420PPTxlUV6TD1to7M8xZCI&sharer_sharetime=1650427108724&sharer_shareid=c01707d0f17ed01b69a77c2668e647eb#rd

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