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4.4.2 Pandas 활용하기

이 내용은 10 Minutes to pandas을 기초로 작성되었습니다.

1) 데이터 조작하기

다음 소스코드를 실습하면서 Pandas 데이터를 조작하는 법을 실습하겠습니다.

import pandas as pd  
import numpy as np  
     
dates = pd.date_range('20190101', periods=6)  
    
df = pd.DataFrame(np.random.randn(6, 4), index=dates, columns=list('ABCD'))  
   
print(df)  
print(df.head())  
print(df.tail(3))  
print(df.index)  
print(df.columns)  
print(df.values)  
print(df.describe())  
print(df.T)  
print(df.sort_index(axis=1, ascending=False))  
print(df.sort_values(by='B'))  
print(df['A'])  
print(df[0:3])  
print(df.loc[dates[0]])  
print(df.iloc[3:5, 0:2])  
print(df[df.A > 0])  
print(df.mean())  
print(df.apply(np.cumsum))

4행,5행에서 pandas 데이터 구조인 DataFrame은 numpy array를 받아 생성이 가능합니다. 여기에서는 인덱스로 날짜 값을 주었고, 컬럼의 이름도 같이 넣어보았습니다. 만들어진 DataFrame df를 출력한 8행의 결과는 다음과 같습니다.

DataFrame에 들어있는 맨 앞이나 맨 뒤의 자료들 몇 개를 알아보고 싶다면 9행, 10행과 같이 .head()와 .tail() 메소드를 사용하면 됩니다. 기본적으로 5개의 자료를 보여주고, 더 적게 혹은 많이 보고 싶다면 메소드의 인자로 보고싶은 데이터의 개수를 숫자를 넣어주면 됩니다.

DataFrame의 인덱스를 보려면 .index 속성을, 컬럼을 보려면 .columns 속성을, 안에 들어있는 numpy 데이터를 보려면 .values 속성을 통해 확인하면 됩니다.

11행~13행의 출력 결과는 다음과 같습니다.

14행 .describe() 메소드는 생성했던 DataFrame의 간단한 통계 정보를 보여줍니다. 컬럼별로 데이터의 개수(count), 데이터의 평균 값(mean), 표준 편차(std), 최솟값(min), 4분위수(25%, 50%, 75%), 그리고 최댓값(max)들의 정보를 알 수 있습니다.

15행 .T 속성은 DataFrame에서 index와 column을 바꾼 형태의 DataFrame 입니다.

16행, 17행은 정렬의 예입니다. .sort_index()라는 메소드로 행과 열 이름을 정렬하여 나타낼 수도 있습니다. 정렬할 대상 축을 결정할 때에는 axis를 이용합니다. axis=0라고 써주면 인덱스를 기준으로 정렬하겠다는 것이고(기본값), axis=1라고 써주면 컬럼을 기준으로 정렬하겠다는 것입니다. 정렬의 방향은 ascending을 이용합니다. ascending=True는 오름차순 정렬을 하겠다는 것이고(기본값), ascending=False는 내림차순 정렬을 하겠다는 의미입니다.

18행은 데이터프레임 자체가 갖고 있는 [] 슬라이싱 기능을 이용하는 방법입니다. 특정 ‘컬럼’의 값들만 가져오고 싶다면 df['A']와 같은 형태로 입력합니다. 이는 df.A와 동일합니다. 리턴되는 값은 Series의 자료구조를 갖고 있습니다.

특정 ‘행 범위’를 가져오고 싶다면 19행과 같이 리스트를 슬라이싱 할 때와 같이 []를 이용할 수 있습니다. df[0:3]라고 하면 0, 1, 2번째 행을 가져옵니다

라벨의 이름을 이용하여 선택할 수 있는 .loc를 이용할 수도 있습니다. 20행은 첫 번째 인덱스의 값인 ‘2013-01-01’에 해당하는 모든 컬럼의 값 가져오기 예제입니다.

위치를 나타내는 인덱스 번호를 이용하여 데이터를 선택할 수 있습니다. 여기서 인덱스 번호는 python에서 사용하는 인덱스와 같은 개념으로 이해하시면 됩니다. 인덱스 번호는 0 부터 시작하므로, 첫 번째 데이터는 인덱스 번호가 0 이고, 두 번째 데이터는 인덱스 번호가 1 이라는 뜻입니다. 인덱스 번호로 행뿐만 아니라 열도 선택할 수 있습니다. 또한 numpy나 python의 슬라이싱 기능과 비슷하게 사용할 수 있습니다. 21행은 행과 열의 인덱스를 기준으로 이용하여 데이터를 선택하는 예제입니다. 행의 인덱스는 3:5로 네 번째 행과 다섯 번째 행을 선택하며, 열의 인덱스는 0:2로 첫 번째 열과 두 번째 열을 선택합니다.

특정한 열의 값들을 기준으로 조건을 만들어 해당 조건에 만족하는 행들만 선택할 수 있는 방법이 있습니다. 22행은 A라는 열에 들어있는 값이 양수인 경우에 해당하는 행들을 선택하는 예제입니다.

데이터프레임에 함수를 적용할 수 있습니다. 기존에 존재하는 함수를 사용하거나 사용자가 정의한 람다 함수를 사용할 수도 있습니다. 24행은 np.cumsum 함수를 적용한 예제입니다.

2) Time Series 데이터 다루기

시계열 데이터에서 1초 마다 측정된 데이터를 5분 마다 측정된 데이터의 형태로 바꾸고 싶을 땐 어떻게 할까요? Pandas는 이렇게 시계열 단위인 주기(frequency)를 다시 샘플링 할 수 있는 단순하고, 강력하며, 효과적인 기능을 가지고 있습니다. 이는 특히 금융 데이터를 다룰 때 매우 흔히 하는 연산입니다.

기간과 특정시간 사이의 변환에 편리한 산술적 기능들을 사용할 수 있습니다. 뒤이어 나오는 예제는 11월을 끝으로 하는 4분기 체계에서 각 분기의 마지막 달에 9시간을 더한 시각을 시작으로 하는 체계로 바꾸는 것을 보여줍니다.

3) 그래프로 표현하기 (Plotting)

다음과 같은 시계열 데이터가 있을 때, pandas에서 그래프 그리기는 다음과 같이 plot() 메소드 하나만으로 완성할 수 있습니다.

plot() 메소드는 여러 개의 열을 한 번에 그릴 수 있는 편리함도 제공하고 있습니다. 다음과 같이 A, B, C, D의 4개의 열에 해당하는 데이터를 legend 와 함께 표시할 수 있습니다.

4) 데이터 입/출력 (Getting Data In/Out)

데이터를 다양한 형식의 파일에 읽고 쓰는 방법을 알아봅니다.

Pandas에서 Excel 파일을 다루기 위해서는 tables, xlrd, openpyxl 모듈의 설치가 필요 합니다.

아래의 코드는 데이터 프레임을 CSV 형식으로 저장하기, HDF5 형식으로 저장하기, 엑셀 파일로 저장하기의 예제 입니다.

위의 코드를 실행하면 다음과 같이 프로젝트 디렉토리에 3개의 파일이 생성 되는 것을 확인 할 수 잇습니다.

파일의 내용을 읽으려면 다음과 같이 사용하면 됩니다.

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