pandas使用函数批量处理数据(map、apply、applymap)

前言

在我们对DataFrame对象进行处理时候，下意识的会想到对DataFrame进行遍历，然后将处理后的值再填入DataFrame中，这样做比较繁琐，且处理大量数据时耗时较长。Pandas内置了一个可以对DataFrame批量进行函数处理的工具：map、apply和applymap。

提示：为方便快捷地解决问题，本文仅介绍函数的主要用法，并非全面介绍

一、pandas.Series.map()是什么？

把Series中的值进行逐一映射，带入进函数、字典或Series中得出的另一个值。

Series.map(arg, na_action=None)

参数：

• arg:函数、字典类数据、Series；映射对应关系
• na_action{None, ‘ignore'}:默认为None；处理NaN变量，如果为None则不处理NaN对象，如果为‘ignore'则将NaN对象当做普通对象带入规则。

返回Series

二、pandas.Series.map()用法和优点

本节主要讲述map()函数的主要用法和相比于方法的优点

1、map()用法

创建案例DataFrame

import pandas as pd
import numpy as np
import time

data = pd.DataFrame({'name':['Verne Raymond','Chapman Becher','Patrick George','Saxon MacArthur',
               'Joshua Marjory','Luther Pigou','Fanny Agnes','Karen Bush','Elaine Whitman'],
             'gender':[0,1,0,0,1,1,1,0,1],'first_name':np.nan,'last_name':np.nan})

print(data)

              name  gender  first_name  last_name
0    Verne Raymond       0         NaN        NaN
1   Chapman Becher       1         NaN        NaN
2   Patrick George       0         NaN        NaN
3  Saxon MacArthur       0         NaN        NaN
4   Joshua Marjory       1         NaN        NaN
5     Luther Pigou       1         NaN        NaN
6      Fanny Agnes       1         NaN        NaN
7       Karen Bush       0         NaN        NaN
8   Elaine Whitman       1         NaN        NaN

现在需要将name列的姓和名拆分开来分别放入first_name 和last_name里面，使用map()函数实现，并计算所用时间

def first_name_map(x):
  return x.split(' ')[0]
def last_name_map(x):
  return x.split(' ')[1]

data['first_name'] = data['name'].map(first_name_map)
data['last_name'] = data['name'].map(last_name_map)

print('use time:'+str(end-start))
print(data)

use time:0.0009970664978027344
              name  gender first_name  last_name
0    Verne Raymond       0      Verne    Raymond
1   Chapman Becher       1    Chapman     Becher
2   Patrick George       0    Patrick     George
3  Saxon MacArthur       0      Saxon  MacArthur
4   Joshua Marjory       1     Joshua    Marjory
5     Luther Pigou       1     Luther      Pigou
6      Fanny Agnes       1      Fanny      Agnes
7       Karen Bush       0      Karen       Bush
8   Elaine Whitman       1     Elaine    Whitman

如果要将性别代号的0、1替换为中文Male和Female，可以使用字典映射功能，如下

data['gender'] = data['gender'].map({0:'Female',1:'Male'})

print(data)

              name  gender first_name  last_name
0    Verne Raymond  Female      Verne    Raymond
1   Chapman Becher    Male    Chapman     Becher
2   Patrick George  Female    Patrick     George
3  Saxon MacArthur  Female      Saxon  MacArthur
4   Joshua Marjory    Male     Joshua    Marjory
5     Luther Pigou    Male     Luther      Pigou
6      Fanny Agnes    Male      Fanny      Agnes
7       Karen Bush  Female      Karen       Bush
8   Elaine Whitman    Male     Elaine    Whitman

2、map()相比其他方式的优点

较普通的方法主要是方便和速度快，下面例子进行对比，上面已经计算过使用map()方法处理的速度为：0.0009970664978027344

传统遍历

start = time.time()
for index,rows in data.iterrows():
  data['first_name'][index] = rows['name'].split(' ')[0]
  data['last_name'][index] = rows['name'].split(' ')[1]
end = time.time()
print('use time:'+str(end-start))

use time:0.5146446228027344

可以看到使用map()方法比使用直接遍历的方式快了500多倍

list暂存的方法

start = time.time()
first_name = []
last_name = []
for index,rows in data.iterrows():
  first_name.append(rows['name'].split(' ')[0])
  last_name.append(rows['name'].split(' ')[1])
data['first_name'] = first_name
data['last_name'] = last_name
end = time.time()
print('use time:'+str(end-start))

use time:0.001994609832763672

可以看出来使用list暂存的方法比遍历方法快了250多倍，但是比map方法还是慢了一半

二、apply()函数

apply()的使用方法与map()的使用方法类似，只是apply()除了传入Series参数外还可以多传入额外的参数。

Series.apply（func，convert_dtype = True，args = （）， **kwds）

参数：
func:函数名称

convert_dtype:bool类值, 默认为True；尝试自己寻找最适合的数据类型。如果为False则dtype=object。

args:元组；在Series之后传递位置参数信息

**kwds：给函数传递其他参数（以字典的形式）

返回Series或DataFrame

下面是案例（参考官方文档案例）

s = pd.Series([20, 21, 12],index=['London', 'New York', 'Helsinki'])
print(s)

London      20
New York    21
Helsinki    12
dtype: int64

处理数据

def subtract_custom_value(x, custom_value):
  return x - custom_value
s.apply(subtract_custom_value, args=(5,))

London      15
New York    16
Helsinki     7
dtype: int64

使用**kwds参数

def subtract_custom_value(x, **kwds):
  for key in kwds:
    x -= kwds[key]
  return x
s.apply(subtract_custom_value, num = 5)

London      15
New York    16
Helsinki     7
dtype: int64

三、applymap()函数用法

applymap()函数处理的对象是DataFrame，并非Series，它没有前面两个函数用得多，但在某些情况也很有用。

DataFrame.applymap(func)

参数：
func:函数；要调用的Python函数，输入输出都为单个值

返回DataFrame

下面是简单的案例：

import pandas as pd
import numpy as np
data = pd.DataFrame(
  {
    "A":np.random.randn(3),
    "B":np.random.randn(3),
    "C":np.random.randn(3),
  }
)
print(data )

          A         B         C
0  2.128483 -1.701311 -1.362955
1 -1.149937  1.108856 -0.259637
2 -0.076621 -0.379672 -2.636464

计算所有值的平方：

data.applymap(lambda x: x**2)

          A         B         C
0  4.530439  2.894459  1.857645
1  1.322356  1.229561  0.067411
2  0.005871  0.144151  6.950940

总结

本文展示了Pandas将数据映射到函数里批量快速处理的方法，主要使用的了Pandas自带的map、apply和applymap工具，实验结果是比普通循环快500倍，后续还将介绍更多数据处理实用的技巧。