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Pandas 中识别和转换字符串数据:罗马数字转换实战

python

在数据分析中,我们经常需要处理包含字符串类型数据的 Pandas DataFrame。有时候,我们需要从混合数据类型的列中提取字符串,或者将表示数字的字符串转换为数值类型。本文将探讨如何在 Pandas DataFrame 中识别字符串类型的数据,并以罗马数字为例,演示如何将其转换为对应的整数。

Pandas DataFrame 中的空值(NaN)并不是字符串类型。如果直接使用 astype('str') 方法将整个 DataFrame 转换为字符串类型,空值会被转换为字符串 "nan",这可能导致后续处理出现问题。

为了避免这种情况,我们可以使用 Pandas 提供的 isinstance() 函数和 applymap() 方法来判断每个单元格的数据类型。

import pandas as pd
import numpy as np

# 创建一个示例 DataFrame
df = pd.DataFrame(
    [[1, np.nan, 2],
     [2, 3, 'I'],
     [3, 4, 'II']],
    columns=['A', 'B', 'C'])

# 定义一个函数,用于判断传入的值是否为字符串类型(排除 "nan")
def is_string(x):
  return isinstance(x, str) and x != 'nan'

# 使用 applymap() 方法将 is_string() 函数应用到 DataFrame 的每个单元格
string_mask = df.applymap(is_string)

# 打印 string_mask
print(string_mask)

输出结果如下:

       A      B      C
0  False  False  False
1  False  False   True
2  False  False   True

string_mask 是一个布尔类型的 DataFrame,其中 True 表示对应单元格的值为字符串类型,False 表示不是。

我们可以利用 string_mask 定位 DataFrame 中所有字符串类型数据的位置:

# 使用 np.argwhere() 函数获取字符串类型数据的位置索引
string_indices = np.argwhere(string_mask.values)

# 打印 string_indices
print(string_indices)

输出结果如下:

[[1 2]
 [2 2]]

这表示 DataFrame 中的 (1, 2) 和 (2, 2) 位置的值为字符串类型。

假设这些字符串中包含罗马数字,我们需要将其转换为对应的整数。我们可以编写一个函数来实现这个功能:

# 定义一个函数,用于将罗马数字字符串转换为整数
def roman_to_int(s):
  roman_map = {'I': 1, 'V': 5, 'X': 10, 'L': 50, 'C': 100, 'D': 500, 'M': 1000}
  result = 0
  prev_value = 0
  for i in range(len(s) - 1, -1, -1):
    curr_value = roman_map[s[i]]
    if curr_value < prev_value:
      result -= curr_value
    else:
      result += curr_value
    prev_value = curr_value
  return result

这个函数接受一个字符串 s 作为输入,并将其转换为对应的整数。例如,roman_to_int('IX') 将返回 9。

接下来,我们可以遍历 string_indices 中的每个位置,并将对应的字符串转换为整数:

# 遍历 string_indices 中的每个位置
for row, col in string_indices:
  try:
    # 尝试将字符串转换为整数
    int_value = roman_to_int(df.iloc[row, col])
    # 将转换后的整数赋值给 DataFrame 中的对应位置
    df.iloc[row, col] = int_value
  except KeyError:
    # 如果字符串不是罗马数字,则保持原样
    pass

# 打印转换后的 DataFrame
print(df)

输出结果如下:

   A    B  C
0  1  NaN  2
1  2  3.0  1
2  3  4.0  2

可以看到,DataFrame 中的罗马数字 "I" 和 "II" 已经被成功转换为对应的整数 1 和 2。

需要注意的是,以上代码仅适用于处理简单的罗马数字。如果数据中包含更复杂的罗马数字(例如带有横线表示更大的数字),则需要对 roman_to_int() 函数进行相应的修改。

在实际应用中,还需要考虑其他因素,例如字符串的大小写、是否存在空格等。根据具体情况灵活调整代码,才能更好地满足需求。

常见问题及其解答

1. 如何判断一个 Pandas Series 中是否包含字符串类型的数据?

可以使用 Series.apply(isinstance, args=(str,)) 方法判断 Series 中每个元素是否为字符串类型,并返回一个布尔类型的 Series。

2. 如何将 Pandas DataFrame 中所有字符串类型的数据转换为大写?

可以使用 DataFrame.applymap(str.upper) 方法将 DataFrame 中所有字符串类型的数据转换为大写。

3. 如何从 Pandas DataFrame 的某一列中提取所有包含特定子字符串的字符串?

可以使用 Series.str.contains() 方法判断 Series 中每个字符串是否包含特定子字符串,并返回一个布尔类型的 Series。然后,可以使用布尔索引提取包含特定子字符串的字符串。

4. 如何将 Pandas DataFrame 中的字符串类型日期转换为 datetime 类型?

可以使用 pd.to_datetime() 函数将字符串类型日期转换为 datetime 类型。

5. 如何处理 Pandas DataFrame 中字符串类型数据中的缺失值?

可以使用 Series.fillna() 方法填充字符串类型数据中的缺失值。例如,可以使用空字符串 "" 或者特定的字符串 "missing" 填充缺失值。