Python数据清洗技巧：pandas实战教程

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数据清洗在数据分析中扮演着决定结果可靠性的关键角色，因为其能消除数据中的噪音和错误，提高数据质量与一致性，为后续分析和模型训练打好基础。它绝不仅是步骤，更是整个分析的地基，输入垃圾则输出垃圾，清洗质量直接决定分析上限。Pandas处理缺失值的常用方法包括：1. 直接删除（dropna()），适用于数据量大且缺失值占比小的情况；2. 填充缺失值（fillna()），可用固定值、均值、中位数、众数等填充，更精细且常用；3. 前向填充（ffill）或后向填充（bfill），适用于时间序列数据，用前一个或后一个有效值填充缺失。每种方法的选择需结合业务逻辑与数据特性进行判断。

Python实现数据清洗，核心在于灵活运用pandas库。它提供了一系列强大且直观的工具，能高效处理数据中的缺失值、重复项、不一致的数据类型以及异常值，是确保数据质量、为后续分析和模型训练打好基础的关键步骤。

要用Python清洗数据，我们通常会遵循一个迭代的过程，这远不是一蹴而就的。我个人会从数据概览开始，用df.info()和df.describe()快速摸清数据底细，看看有没有明显的缺失、类型错误或者异常分布。

缺失值处理是重头戏。df.isnull().sum()能让我一眼看出哪些列有缺失，以及缺失的程度。对于缺失量不大的，我可能会倾向于直接用df.dropna()删掉含有缺失值的行或列，但要非常谨慎，特别是当数据量本身就不大时，删掉几行可能就损失了关键信息。更多时候，我会选择填充，比如用df['列名'].fillna(value)，这里的value可以是均值、中位数、众数，甚至是前一个或后一个有效值（method='ffill'或method='bfill'）。这选择背后，其实是对业务逻辑的考量，比如时间序列数据，前向填充就显得更自然。

处理完缺失，我通常会检查重复数据。df.duplicated()能帮我找出重复的行，然后df.drop_duplicates()就能轻松搞定。但这里有个小细节，subset参数和keep参数非常关键，我需要明确是基于哪些列来判断重复，以及保留哪个重复项（第一个、最后一个还是全部删除）。

数据类型转换也是个常被忽视但极其重要的一步。比如，数字被读成了字符串，或者日期时间被当成了普通对象。df['列名'].astype(desired_type)是我的首选。对于那些本身就可能含有非数字字符的列，尝试转换成数值类型时，pd.to_numeric(df['列名'], errors='coerce')就显得尤为实用，它能把无法转换的值自动变成NaN，避免程序崩溃，也方便我后续统一处理。

异常值的识别和处理相对复杂，没有放之四海而皆准的方法。我常用的策略是基于统计学方法，比如IQR（四分位距）法，或者简单地看数据分布图（箱线图、直方图）。一旦识别出来，是删除、替换成中位数/均值，还是特殊标记，这得看具体业务场景和异常值产生的原因。有时候，一个“异常值”反而是最宝贵的信息。

文本数据的清洗也少不了，比如统一大小写、去除空格、特殊字符。df['文本列'].str.lower()、df['文本列'].str.strip()、df['文本列'].str.replace('旧字符', '新字符')这些操作，虽然基础，却能极大提升文本分析的质量。

整个过程，就像是在给一堆杂乱的原材料做精细的筛选和打磨，目的是让它们能真正为我所用。

数据清洗在数据分析流程中扮演着怎样的角色？

在我看来，数据清洗在整个数据分析流程中，绝不仅仅是一个“步骤”，它更像是整个分析工作的地基，甚至可以说，是决定最终分析结果可靠性的命脉。试想一下，如果地基不稳，上面盖的房子再漂亮，也随时可能坍塌。数据分析也是如此，输入的是“垃圾”（Garbage In），输出的必然也是“垃圾”（Garbage Out），这是数据科学领域一个颠扑不破的真理。

我经常遇到这样的情况：拿到一份原始数据，乍一看挺规整，但一旦深入探索，就会发现各种问题：缺失的单元格、重复的记录、格式不统一的日期、拼写错误的类别名称，甚至还有一些明显超出常理的数值。这些“脏数据”就像是数据中的噪音，它们会直接干扰我们对数据真实分布的判断，导致统计结果失真，机器学习模型的训练效果也会大打折扣，因为模型会把这些噪音当作有用的信息去学习。

所以，数据清洗的目的，就是尽可能地消除这些噪音和错误，提高数据的质量和一致性。它让后续的探索性数据分析（EDA）能给出更准确的洞察，让特征工程能构建出更有效的模型输入，最终，也让业务决策能基于更可靠的事实。可以说，清洗工作的质量，直接决定了数据分析的上限。有时候，我甚至觉得，花在清洗上的时间，比建模的时间还要多，但这绝对是值得的投入。

Pandas处理缺失值有哪些常用且高效的方法？

处理缺失值，是数据清洗中最常见也最让人头疼的任务之一。Pandas在这方面提供了非常灵活且高效的工具，但关键在于“如何选择”。我常用的方法主要有以下几种，每种都有其适用场景：

1. 直接删除（dropna()）： 这是最简单粗暴的方法。df.dropna()会删除任何含有NaN（Not a Number）的行。如果想删除含有NaN的列，可以设置axis=1。

   # 删除任何含有NaN的行
   # df_cleaned = df.dropna()
   # 删除整列都是NaN的列
   # df_cleaned_col = df.dropna(axis=1, how='all')
   # 只删除特定列（如'Age'和'Salary'）中含有NaN的行
   # df_cleaned_subset = df.dropna(subset=['Age', 'Salary'])

   我通常会在数据量非常大，且缺失值占比很小的时候考虑这种方法，因为它可能导致信息损失。如果缺失值是随机分布的，并且删除后不影响数据代表性，那倒还好。但如果缺失值有模式，或者数据量小，删了可能就没法分析了。

2. 填充缺失值（fillna()）： 这是更常用也更精细的方法。fillna()允许我们用各种策略来填充NaN。

   • 用固定值填充：比如0、某个字符串或者一个特定的标记。

     # df['列名'].fillna(0, inplace=True) # 用0填充

     这适用于那些缺失值确实代表“无”或“零”的场景。

   • 用统计量填充：均值、中位数或众数。

     # 用该列的均值填充，适用于数值型数据
     # df['数值列'].fillna(df['数值列'].mean(), inplace=True)
     # 用中位数填充，对异常值更鲁棒
     # df['数值列'].fillna(df['数值列'].median(), inplace=True)
     # 用众数填充，适用于类别型或离散型数据
     # df['类别列'].fillna(df['类别列'].mode()[0], inplace=True)

     我个人更偏爱中位数，因为它受极端值的影响较小。众数则常用于类别数据。

   • 前向填充（ffill）或后向填充（bfill）： 这在时间序列数据中非常有用，缺失值往往可以由前一个或后一个观测值来推断。

     # 用前一个有效值填充
     # df['时间序列列'].fillna(method='ffill', inplace=True)
     # 用后一个有效值填充
     # df['时间序列列'].fillna(method='bfill', inplace=True)

     我经常用

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