干货 | 清华Python编程入门分享会第二期

数据派THU · 公众号 · 大数据 · 2024-11-04 17:00

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本次分享会是由五道口金融学院和大数据协会联合举办的系列讲座，以初级python入门为主，是为非计算机非数据科学专业，但有助于学习编程的同学量身定制的精品讲座。目标是为未来数据分析人才配备先进的编程理念和操作技巧，强化学科研究能力，促进跨学科交流与合作。活动分为三期，第二期由自动化系优秀博士生陈鹏宇主讲，主要学习Python数据分析的核心库Pandas的使用，包括数据处理、语音可视化等。Pandas是Python数据分析中最核心的库，可以用于读取Excel文件和数据库，进行各种数据分析。此外，还介绍了其他常用的Python第三方库，如NumPy、Micro Library和CBC Bone，它们分别提供数值计算、可视化、统计机器学习算法等功能。

一、数组操作与Numpy教程解析

主要介绍了如何获取PPT教程，以及如何在Python中使用NumPy库进行多维数组的创建和操作。NumPy的核心对象是多维数组，包括指向数据的指针、数据类型、数组形状和跨度。通过Numpy提供的array函数可以定义多维数组，也可以使用嵌套列表传递给二维函数。此外，还介绍了如何使用arrange函数进行数组的创建和操作，以及如何指定步长和间隔。

二、矩阵函数与索引操作详解

主要讲述了矩阵的常见函数和属性，如全零矩阵、全一矩阵和单位矩阵。通过传递参数shape来定义数组的形状，如二维数组需要传递两个参数。同时，介绍了Numpy中的一些索引方式，如整数数组和布尔数组，以及如何使用这些索引方式来访问矩阵中的元素。此外，还提到了Numpy中可以使用负整数和冒号来表示左闭右开的区间，以及如何使用整数数组和布尔数组进行多维索引。

三、数组操作与广播机制解析

主要讲述了布尔数组、广播机制、数组操作函数和线性代数库等方面的内容。布尔数组是用一和零表示真假的变量，广播机制可以对不同形状但兼容的数组进行操作。数组操作函数包括reshape、统计函数和线性代数库等，如计算内积、行列式、矩阵逆、搜索最大值和最小值的索引等。此外，还提到了布尔类型和布尔数组的应用，以及如何通过测试脚本验证广播机制是否正常工作。

四、数据处理库Pandas介绍

主要介绍了数据处理库P及其核心数据结构，包括一维的series和二维的data frame。P是一个基于Numpy的数据处理库，方便进行数据处理。series和data frame分别对应于一维表和二维表，类似于Excel表格。P还提供了一些数据清洗、数据分析、索引和选择函数。此外，还介绍了如何在P中创建series和data frame，以及如何使用这些函数进行操作。

五、数据框的创建与操作

主要介绍了如何通过字典构造data frame，以及如何读取和写入CSV文件。首先，通过二维数组和字典的方式定义data frame，可以指定列名，也可以使用列表字典的列表来定义。其次，介绍了读取CSV文件的方法，可以通过read CSV函数将整个文件内容读入，并可以设置显示的行数。最后，讲解了如何将data frame写入CSV文件，以及如何使用to excel函数将data frame转换为Excel文件。

六、数据清洗与可视化操作指南

主要讲述了数据清洗和可视化方面的内容。首先，数据清洗包括缺失值的处理，可以使用drop NA函数将缺失值删除，也可以使用few NA函数用指定值填补缺失值。其次，数据可视化方面，介绍了Map library和M library，Map library可以绘制各种图形和图表，如线图、散点图、条形图、饼图等；而M library则可以替代Matlab的绘图功能。最后，讲解了如何使用Map library和M library进行数据处理和分析，包括创建新的图形、定义子图等。

七、数据可视化函数及应用

主要介绍了如何使用Python的matplotlib库进行数据可视化。首先，通过plot函数绘制线图，可以传入横纵坐标列表，如元组。然后，可以使用scatter函数绘制散点图，参数与plot函数相同。此外，还可以添加坐标轴名字、标题、网格等元素。为了使子图之间不重叠，需要使用tight layout调整间隙。最后，介绍了基于M library构建的高级界面，如象限图、热力图、小提琴图等，这些都可以通过一行代码实现。

八、机器学习库及数据可视化应用

主要介绍了机器学习库SIQ learn（SK learn）及其在数据分析中的应用。SIQ learn是一个开源的机器学习库，提供了丰富的函数，如数据降维、分类、回归聚类等。通过示例脚本，展示了如何对鸢尾花数据进行分类，并取得了很好的效果。同时，分享者还推荐了Numpy教程和文档作为学习资源，强调阅读官方文档的重要性。

九、数据分析与Pandas库的应用

本次讲座主要介绍了Pandas库在科研和论文写作中的应用，强调了数据分析的重要性。通过使用Pandas库，可以对数据进行趋势值处理、复制填充等操作，从而提高数据分析结果的准确性。同时，讲者认为即使是零基础的编程同学，在经过两期讲座和大模型辅助后，也可以自己动手进行数据分析。实践是学习编程和数据分析的有效方式，通过实践和看bug，可以更好地理解代码。

往期回顾

干货 | 清华Python编程入门分享会第一期

编辑：文婧

校对：丁玺茗