使用python读取和保存为excel、csv、txt文件以及对DataFrame文件的基本操作_将excel文件读取并转换为dataframe格式

一、对excel文件的处理

1.读取excel文件并将其内容转化DataFrame和矩阵形式

①将excel转化为dataframe格式

data_file = 'Pre_results.xlsx' # Excel文件存储位置
D = pd.read_excel('Pre_results.xlsx')
# D = pd.read_excel('Pre_results.xlsx', sheet_name='Fe') 多张表儿
print(D)
1
2
3
4

②将excel转化为矩阵格式
首先要说明的一点是，同一个矩阵中所有元素必须是同一类型。
例如，生成矩阵时，我们可以为矩阵指定类型dtype=str、int、float等。

# 生成一个2×2的类型为str的矩阵
import numpy as np
datamatrix = np.zeros((2, 2),dtype = str)
print(datamatrix)
1
2
3
4

可见，在这个矩阵中的元素都是str类型。
代码实战：
首先看一下我们要处理的excel文件的内容。

下面直接上代码。

import numpy as np
import xlrd
def import_excel_matrix(path):
    table = xlrd.open_workbook(path).sheets()[0] # 获取第一个sheet表
    row = table.nrows # 行数
    #print(row)
    col = table.ncols # 列数
    datamatrix = np.zeros((row, col),dtype = float) # 生成一个nrows行*ncols列的初始矩阵，在excel中，类型必须相同，否则需要自己指定dtype来强制转换。
    for i in range(col): # 对列进行遍历 向矩阵中放入数据
        #print(table.col_values(i)) #是矩阵
        cols = np.matrix(table.col_values(i)) # 把list转换为矩阵进行矩阵操作
        #print(cols)
        #cols = float(cols)
        datamatrix[:, i] = cols # 按列把数据存进矩阵中
    return datamatrix
data_file = 'to_matrix.xlsx' # Excel文件存储位置
data_matrix = import_excel_matrix(data_file)
print(data_matrix)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18

运行结果：

2.将数据写入xlsx文件

# 1.导入openpyxl模块
import openpyxl
# 2.调用Workbook()方法
wb = openpyxl.Workbook()
# 3. 新建一个excel文件，并且在单元表为"sheet1"的表中写入数据
ws = wb.create_sheet("sheet1")
# 4.在单元格中写入数据
# ws.cell(row=m, column=n).value = *** 在第m行n列写入***数据
ws.cell(row=1, column=1).value = "时间"
ws.cell(row=1, column=2).value = "零食"
ws.cell(row=1, column=3).value = "是否好吃"
# 5.保存表格
wb.save('嘿嘿.xlsx')
print('保存成功！')
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14

3.将数据保存为xlsx文件

import xlwt
workbook=xlwt.Workbook(encoding='utf-8')
booksheet=workbook.add_sheet('Sheet 1', cell_overwrite_ok=True)
DATA=(('学号','姓名','年龄','性别','成绩'), 
('1001','A','11','男','12'),
('1002','B','12','女','22'),
('1003','C','13','女','32'),
('1004','D','14','男','52'),)
for i,row in enumerate(DATA):
    for j,col in enumerate(row):
        booksheet.write(i,j,col)
workbook.save('grade.xls')
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12

4.使用excel对数据进行处理的缺点

只能一行一行的读出和写入，且矩阵形式只可以存放相同类型的数据，效率不高。

二、对csv文件的处理

1.读取csv文件并将其内容转化为DataFrame形式

import pandas as pd
df = pd.read_csv('to_df.csv') #,nrows =6) nrows=6表示只读取前六行数据
print(df)
1
2
3

2.将DataFrame保存为csv文件

df.to_csv('df_to_csv.csv')
1

3.优缺点

①CSV是纯文本文件，excel不是纯文本，excel包含很多格式信息在里面。
②CSV文件的体积会更小，创建分发读取更加方便，适合存放结构化信息，比如记录的导出，流量统计等等。
③CSV文件在windows平台默认的打开方式是excel，但是它的本质是一个文本文件。
④csv文件只有一个sheet，太多的表不易保存，注意命名规范。

三、对txt文件的处理

1.读取txt文件

f=open('data.txt')
print(f.read())
1
2

2.将数据写入txt文件

注意不能将DataFrame写入txt文件，只能写入字符串。

f = open('data.txt','w', encoding='utf-8') #打开文件，若文件不存在系统自动创建
#w只能写入操作 r只能读取 a向文件追加；w+可读可写 r+可读可写 a+可读可追加；wb+写入进制数据
#w模式打开文件，如果文件中有数据，再次写入内容，会把原来的覆盖掉
f.write('hello world! = %.3f' % data) #write写入
f.writelines(['hello!\n']) #writelines 将列表中的字符串写入文件 但不会换行 参数必须是一个只存放字符串的列表
f.close() #关闭文件
1
2
3
4
5
6

3.将数据保存到txt文件

save_path= 'save.txt'
np.savetxt(save_path, data, fmt='%.6f')

1
2
3

四、对DataFrame文件的基本操作

1.DataFrame的创建

①DataFrame是一种表格型数据结构，（每一列的数据类型可以不同，而矩阵必须相同）它含有一组有序的列，每列可以是不同的值。
②DataFrame既有行索引，也有列索引，（调用其值时用）它可以看作是由Series组成的字典，不过这些Series公用一个索引。
③DataFrame的创建有多种方式，可以根据dict进行创建，也可以读取csv或者txt文件来创建。这里主要介绍这两种方式。

1.1根据字典创建

data = {
    'state':['Ohio','Ohio','Ohio','Nevada','Nevada'],
    'year':[2000,2001,2002,2001,2002],
    'pop':[1.5,1.7,3.6,2.4,2.9]
}
frame = pd.DataFrame(data)
frame

#输出
    pop state   year
0   1.5 Ohio    2000
1   1.7 Ohio    2001
2   3.6 Ohio    2002
3   2.4 Nevada  2001
4   2.9 Nevada  2002
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15

DataFrame的行索引是index，列索引是columns，我们可以在创建DataFrame时指定索引的值：

frame2 = pd.DataFrame(data,index=['one','two','three','four','five'],columns=['year','state','pop','debt'])
frame2

#输出
    year    state   pop debt
one 2000    Ohio    1.5 NaN
two 2001    Ohio    1.7 NaN
three   2002    Ohio    3.6 NaN
four    2001    Nevada  2.4 NaN
five    2002    Nevada  2.9 NaN
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10

使用嵌套字典也可以创建DataFrame，此时外层字典的键作为列，内层键则作为索引:

pop = {'Nevada':{2001:2.4,2002:2.9},'Ohio':{2000:1.5,2001:1.7,2002:3.6}}
frame3 = pd.DataFrame(pop)
frame3
#输出
    Nevada  Ohio
2000    NaN 1.5
2001    2.4 1.7
2002    2.9 3.6
1
2
3
4
5
6
7
8

我们可以用index，columns，values来访问DataFrame的行索引，列索引以及数据值，数据值返回的是一个二维的ndarray

frame2.values
frame2.values[0,1]
1
2

1.2读取文件

读取文件生成DataFrame最常用的是read_csv,read_table方法。该方法中几个重要的参数如下所示：

其他创建DataFrame的方式有很多，比如我们可以通过读取mysql或者mongoDB来生成，也可以读取json文件等等，这里就不再介绍。

1.3 DataFrame文件拼接

df = df1.append([df2,df3], ignore_index = True)
1

2.DataFrame轴的概念

在DataFrame的处理中经常会遇到轴的概念，这里先给大家一个直观的印象，我们所说的axis=0即表示沿着每一列或行标签\索引值向下执行方法，axis=1即表示沿着每一行或者列标签模向执行对应的方法。

3.DataFrame一些性质

3.1索引、切片

我们可以根据列名来选取一列，返回一个Series:

frame2['year'] #索引列名
1

索引多列

data = pd.DataFrame(np.arange(16).reshape((4,4)),index = ['Ohio','Colorado','Utah','New York'],columns=['one','two','three','four'])
data[['two','three']]
1
2

索引多行

data[:2] #第一行和第二行
#输出
    one two three   four
Ohio    0   1   2   3
Colorado    4   5   6   7
1
2
3
4
5

索引时，如果要是用标签，最好使用loc方法，如果使用下标，最好使用iloc方法。

data.loc['Colorado',['two','three']]
#输出
two      5
three    6
Name: Colorado, dtype: int64

data.iloc[0:3,2]
#输出
Ohio         2
Colorado     6
Utah        10
Name: three, dtype: int64
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12

3.2修改数据

可以使用一个标量修改DataFrame中的某一列，此时这个标量会广播到DataFrame的每一行上。

data = {
    'state':['Ohio','Ohio','Ohio','Nevada','Nevada'],
    'year':[2000,2001,2002,2001,2002],
    'pop':[1.5,1.7,3.6,2.4,2.9]
}
frame2 = pd.DataFrame(data,index=['one','two','three','four','five'],columns=['year','state','pop','debt'])
frame2
frame2['debt']=16.5
1
2
3
4
5
6
7
8

也可以使用一个列表来修改，不过要保证列表的长度与DataFrame长度相同：

frame2.debt = np.arange(5)
1

可以使用一个Series，此时会根据索引进行精确匹配：

val = pd.Series([-1.2,-1.5,-1.7],index=['two','four','five'])
frame2['debt'] = val
1
2

3.3算数运算

DataFrame在进行算术运算时会进行补齐，在不重叠的部分补足NA

df1 = pd.DataFrame(np.arange(9).reshape((3,3)),columns=list('bcd'),index=['Ohio','Texas','Colorado'])
df2 = pd.DataFrame(np.arange(12).reshape((4,3)),columns = list('bde'),index=['Utah','Ohio','Texas','Oregon'])
df1 + df2
1
2
3

3.4函数应用和映射

numpy的元素级数组方法，也可以用于操作Pandas对象:

frame = pd.DataFrame(np.random.randn(3,3),columns=list('bcd'),index=['Ohio','Texas','Colorado'])
np.abs(frame)
1
2

另一个常见的操作是，将函数应用到由各列或行所形成的一维数组上。DataFrame的apply方法即可实现此功能。

f = lambda x:x.max() - x.min()
frame.apply(f)
1
2

3.5排序和排名

对于DataFrame,sort_index可以根据任意轴的索引进行排序，并指定升序降序

frame = pd.DataFrame(np.arange(8).reshape((2,4)),index=['three','one'],columns=['d','a','b','c'])
frame.sort_index()
1
2

DataFrame也可以按照值进行排序：

#按照任意一列或多列进行排序
frame.sort_values(by=['a','b'])
1
2

3.6汇总和计算描述统计

DataFrame中的实现了sum、mean、max等方法,我们可以指定进行汇总统计的轴，同时，也可以使用describe函数查看基本所有的统计项：

df = pd.DataFrame([[1.4,np.nan],[7.1,-4.5],[np.nan,np.nan],[0.75,-1.3]],index=['a','b','c','d'],columns=['one','two'])
df.sum(axis=1)
#输出
one    9.25
two   -5.80
dtype: float64

#Na会被自动排除，可以使用skipna选项来禁用该功能
df.mean(axis=1,skipna=False)
#输出
a      NaN
b    1.300
c      NaN
d   -0.275
dtype: float64
#idxmax返回间接统计，是达到最大值的索引

df.idxmax()
#输出
one    b
two    d
dtype: object

#describe返回的是DataFrame的汇总统计
#非数值型的与数值型的统计返回结果不同
df.describe()
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

DataFrame也实现了corr和cov方法来计算一个DataFrame的相关系数矩阵和协方差矩阵，同时DataFrame也可以与Series求解相关系数。

frame1 = pd.DataFrame(np.random.randn(3,3),index=list('abc'),columns=list('abc'))
frame1.corr
frame1.cov()
#corrwith用于计算每一列与Series的相关系数
frame1.corrwith(frame1['a'])
1
2
3
4
5

3.7处理缺失数据

Pandas中缺失值相关的方法主要有以下三个：
isnull方法用于判断数据是否为空数据；
fillna方法用于填补缺失数据；
dropna方法用于舍弃缺失数据。
上面两个方法返回一个新的Series或者DataFrame，对原数据没有影响,如果想在原数据上进行直接修改，使用inplace参数：

data = pd.DataFrame([[1,6.5,3],[1,np.nan,np.nan],[np.nan,np.nan,np.nan],[np.nan,6.5,3]])
data.dropna()
#输出
    0   1   2
0   1.0 6.5 3.0
1
2
3
4
5

对DataFrame来说，dropna方法如果发现缺失值，就会进行整行删除，不过可以指定删除的方式，how=all，是当整行全是na的时候才进行删除,同时还可以指定删除的轴。

data.dropna(how='all',axis=1,inplace=True)
data
#输出
0   1   2
0   1.0 6.5 3.0
1   1.0 NaN NaN
2   NaN NaN NaN
3   NaN 6.5 3.0
1
2
3
4
5
6
7
8

DataFrame填充缺失值可以统一填充，也可以按列填充，或者指定一种填充方式：

data.fillna({1:2,2:3})
#输出
0   1   2
0   1.0 6.5 3.0
1   1.0 2.0 3.0
2   NaN 2.0 3.0
3   NaN 6.5 3.0

data.fillna(method='ffill')
#输出
0   1   2
0   1.0 6.5 3.0
1   1.0 6.5 3.0
2   1.0 6.5 3.0
3   1.0 6.5 3.0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15

3.8 其他

a = df.groupby(['device_category', 'media_category'])['exposure_last'].mean()
1

选择这两个特征 ‘device_category’, 'media_category’相同的行，根据’exposure_last’计算mean平均值（sum求和）。

Dataframe中的Series是什么？

1、series与array类型的不同之处为series有索引，而另一个没有；series中的数据必须是一维的，而array类型不一定
2、可以把series看成一个定长的有序字典，可以通过shape,index,values等得到series的属性

其他文件的操作

文件复制操作

import shutil
shutil.copyfile(dir1,dir2)
1
2

如果路径不存在创建路径

if not os.path.exists(datapath): 
	os.mkdir(datapath)
1
2

查看当前目录下内容

import os
all_files = os.listdir(os.getcwd())
print(all_files)
1
2
3

filenames = os.listdir(os.curdir)  #获取当前目录中的内容
print(filenames)
1
2