简介

1912年4月15日，号称永不沉没的泰坦尼克号因为和冰山相撞沉没了。因为没有足够的救援设备，2224个乘客中有1502个乘客不幸遇难。事故已经发生了，但是我们可以从泰坦尼克号中的历史数据中发现一些数据规律吗？今天本文将会带领大家灵活的使用pandas来进行数据分析。

泰坦尼特号乘客数据

我们从kaggle官网中下载了部分泰坦尼特号的乘客数据，主要包含下面几个字段：

下载下来的文件是一个csv文件。接下来我们来看一下怎么使用pandas来对其进行数据分析。

使用pandas对数据进行分析

引入依赖包

本文主要使用pandas和matplotlib，所以需要首先进行下面的通用设置：

from numpy.random import randn
import numpy as np
np.random.seed(123)
import os
import matplotlib.pyplot as plt
import pandas as pd
plt.rc('figure', figsize=(10, 6))
np.set_printoptions(precision=4)
pd.options.display.max_rows = 20

读取和分析数据

pandas提供了一个read_csv方法可以很方便的读取一个csv数据，并将其转换为DataFrame：

path = '../data/titanic.csv'
df = pd.read_csv(path)
df

我们看下读入的数据：

418 rows × 11 columns

调用df的describe方法可以查看基本的统计信息：

如果要想查看乘客登录的港口，可以这样选择：

df['Embarked'][:10]

0    Q
1    S
2    Q
3    S
4    S
5    S
6    Q
7    S
8    C
9    S
Name: Embarked, dtype: object

使用value_counts 可以对其进行统计：

embark_counts=df['Embarked'].value_counts()
embark_counts[:10]

S    270
C    102
Q     46
Name: Embarked, dtype: int64

从结果可以看出，从S港口登录的乘客有270个，从C港口登录的乘客有102个，从Q港口登录的乘客有46个。

同样的，我们可以统计一下age信息：

age_counts=df['Age'].value_counts()
age_counts.head(10)

前10位的年龄如下：

24.0    17
21.0    17
22.0    16
30.0    15
18.0    13
27.0    12
26.0    12
25.0    11
23.0    11
29.0    10
Name: Age, dtype: int64

计算一下年龄的平均数：

df['Age'].mean()

30.272590361445783

实际上有些数据是没有年龄的，我们可以使用平均数对其填充：

clean_age1 = df['Age'].fillna(df['Age'].mean())
clean_age1.value_counts()

可以看出平均数是30.27，个数是86。

30.27259    86
24.00000    17
21.00000    17
22.00000    16
30.00000    15
18.00000    13
26.00000    12
27.00000    12
25.00000    11
23.00000    11
            ..
36.50000     1
40.50000     1
11.50000     1
34.00000     1
15.00000     1
7.00000      1
60.50000     1
26.50000     1
76.00000     1
34.50000     1
Name: Age, Length: 80, dtype: int64

使用平均数来作为年龄可能不是一个好主意，还有一种办法就是丢弃平均数：

clean_age2=df['Age'].dropna()
clean_age2
age_counts = clean_age2.value_counts()
ageset=age_counts.head(10)
ageset

24.0    17
21.0    17
22.0    16
30.0    15
18.0    13
27.0    12
26.0    12
25.0    11
23.0    11
29.0    10
Name: Age, dtype: int64

图形化表示和矩阵转换

图形化对于数据分析非常有帮助，我们对于上面得出的前10名的age使用柱状图来表示：

import seaborn as sns
sns.barplot(x=ageset.index, y=ageset.values)

接下来我们来做一个复杂的矩阵变换，我们先来过滤掉age和sex都为空的数据：

cframe=df[df.Age.notnull() & df.Sex.notnull()]
cframe

332 rows × 11 columns

接下来使用groupby对age和sex进行分组：

by_sex_age = cframe.groupby(['Age', 'Sex'])
by_sex_age.size()

Age    Sex   
0.17   female    1
0.33   male      1
0.75   male      1
0.83   male      1
0.92   female    1
1.00   female    3
2.00   female    1
       male      1
3.00   female    1
5.00   male      1
                ..
60.00  female    3
60.50  male      1
61.00  male      2
62.00  male      1
63.00  female    1
       male      1
64.00  female    2
       male      1
67.00  male      1
76.00  female    1
Length: 115, dtype: int64

使用unstack将Sex的列数据变成行：

79 rows × 2 columns

我们把同样age的人数加起来，然后使用argsort进行排序，得到排序过后的index：

indexer = agg_counts.sum(1).argsort()
indexer.tail(10)

Age
58.0    37
59.0    31
60.0    29
60.5    32
61.0    34
62.0    22
63.0    38
64.0    27
67.0    26
76.0    30
dtype: int64

从agg_counts中取出最后的10个，也就是最大的10个：

count_subset = agg_counts.take(indexer.tail(10))
count_subset=count_subset.tail(10)
count_subset

上面的操作可以简化为下面的代码：

agg_counts.sum(1).nlargest(10)

Age
21.0    17.0
24.0    17.0
22.0    16.0
30.0    15.0
18.0    13.0
26.0    12.0
27.0    12.0
23.0    11.0
25.0    11.0
29.0    10.0
dtype: float64

将count_subset 进行stack操作，方便后面的画图：

stack_subset = count_subset.stack()
stack_subset

Age   Sex   
29.0  female     5.0
      male       5.0
25.0  female     1.0
      male      10.0
23.0  female     5.0
      male       6.0
26.0  female     4.0
      male       8.0
27.0  female     4.0
      male       8.0
18.0  female     7.0
      male       6.0
30.0  female     6.0
      male       9.0
22.0  female    10.0
      male       6.0
21.0  female     3.0
      male      14.0
24.0  female     5.0
      male      12.0
dtype: float64

stack_subset.name = 'total'
stack_subset = stack_subset.reset_index()
stack_subset

作图如下：

sns.barplot(x='total', y='Age', hue='Sex',  data=stack_subset)

本文例子可以参考： https://github.com/ddean2009/learn-ai/

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