[Python/数据分析] Pandas:数据分析库

  • 千行百业,自然语言处理、大模型、人工智能技术变革、数智化转型热潮进行得如火如荼,熟悉 Python 及其核心库————成为进入AI领域的基本能力。
  • 数据处理与分析方面的 numpy 和 pandas 库首当其冲。

概述:Pandas

Pandas 是什么?

  • Pandas 是 Python 语言的一个扩展程序库,用于数据分析
  • Pandas 名字衍生自术语 "panel data"(面板数据)和 "Python data analysis"(Python 数据分析)。
  • Pandas 是一个开放源码BSD 许可的库,提供高性能、易于使用的数据结构和数据分析工具。
  • Pandas 一个强大的分析结构化数据的工具集,其基础是 Numpy(提供高性能的矩阵运算)。

起源

  • Pandas诞生于2008年,它的开发者是Wes McKinney,一个量化金融分析工程师。

因为疲于应付繁杂的财务数据,Wes McKinney便自学Python,并开发了Pandas。大神就是这么任性,没有,就创造。
为什么叫作Pandas,其实这是“Python data analysis”的简写,同时也衍生自计量经济学术语“panel data”(面板数据)。
所以说,Pandas的诞生是为了分析金融财务数据,当然现在它已经应用在各个领域了。

Pandas 应用

  • Pandas 可以从各种文件格式比如 CSV、JSON、SQL、Microsoft Excel 导入数据。
  • Pandas 可以对各种数据进行运算操作,比如归并、再成形、选择,还有数据清洗和数据加工特征。
  • Pandas 广泛应用在学术、金融、统计学等各个数据分析领域。

Pandas 功能

  • Pandas 是数据分析的利器,它不仅提供了高效、灵活的数据结构,还能帮助你以极低的成本完成复杂的数据操作和分析任务。

Pandas 提供了丰富的功能,包括:

  • 数据清洗:处理缺失数据、重复数据等。
  • 数据转换:改变数据的形状、结构或格式。
  • 数据分析:进行统计分析、聚合、分组等。
  • 数据可视化:通过整合 Matplotlib 和 Seaborn 等库,可以进行数据可视化。

数据结构

  • Pandas 的主要数据结构是 Series (一维数据)与 DataFrame(二维数据)。
  • Series 是一种类似于一维数组的对象,它由一组数据(各种 Numpy 数据类型)以及一组与之相关的数据标签(即索引)组成。
  • DataFrame 是一个二维表格型的数据结构,它含有一组有序的列,每列可以是不同的值类型(数值、字符串、布尔型值)。

DataFrame 既有行索引也有列索引,它可以被看做由 Series 组成的字典(共同用一个索引)。

  • Pandas 是 Python 数据科学领域中不可或缺的工具之一,它的灵活性和强大的功能使得数据处理和分析变得更加简单和高效。

Series

  • Series: 类似于一维数组或列表,是由一组数据以及与之相关的数据标签(索引)构成。

Series 可以看作是 DataFrame 中的一列,也可以是单独存在的一维数据结构。

DataFrame

  • DataFrame: 类似于一个二维表格,它是 Pandas 中最重要的数据结构。

DataFrame 可以看作是由多个 Series 按列排列构成的表格,它既有行索引也有列索引

因此可以方便地进行行列选择、过滤、合并等操作。

DataFrame 可视为由多个 Series 组成的数据结构:

下面这张图展示了两个 Series 对象相加得到一个 DataFrame 对象:

  • DataFrame 由 Index、Key、Value 组成:

Demo

import pandas as pd

# 创建两个Series对象
series_apples = pd.Series([1, 3, 7, 4])
series_bananas = pd.Series([2, 6, 3, 5, 6])

# 将两个Series对象相加,得到DataFrame,并指定列名
df = pd.DataFrame({ 'Apples': series_apples, 'Bananas': series_bananas })

# 显示DataFrame
print(df)

out

   Apples  Bananas
0     1.0        2
1     3.0        6
2     7.0        3
3     4.0        5
4     NaN        6

第1个 pandas 示例

import pandas as pd

# 创建一个简单的 DataFrame
data = {'Name': ['Google', 'Runoob', 'Taobao'], 'Age': [25, 30, 35]}
df = pd.DataFrame(data)

# 查看 DataFrame
print(df)

out

     Name  Age
0  Google   25
1  Runoob   30
2  Taobao   35

Pandas 特点

高效的数据结构

  • Series:一维数据结构,类似于列表(List),但拥有更强的功能,支持索引。
  • DataFrame:二维数据结构,类似于表格或数据库中的数据表,行和列都具有标签(索引)。

数据清洗与预处理

  • Pandas 提供了丰富的函数来处理缺失值、重复数据、数据类型转换、字符串操作等,帮助用户轻松清理和转换数据。

数据操作与分析

  • 支持高效的数据选择、筛选、切片,按条件提取数据、合并、连接多个数据集、数据分组、汇总统计等操作。
  • 可以进行复杂的数据变换,如数据透视表、交叉表、时间序列分析等。

数据读取与导出

  • 支持从各种格式的数据源读取数据,如 CSV、Excel、JSON、SQL 数据库等。
  • 也可以将处理后的数据导出为不同格式,如 CSV、Excel 等。

数据可视化

  • 通过与 Matplotlib 和其他可视化工具的集成,Pandas 可以快速生成折线图、柱状图、散点图等常见图表。

时间序列分析

  • 支持强大的时间序列处理功能,包括日期的解析、重采样、时区转换等。

性能与优化

  • Pandas 优化了大规模数据处理,提供高效的向量化操作,避免了使用 Python 循环处理数据的低效。
  • 还支持一些内存优化技术,比如使用 category 类型处理重复的数据。

Pandas 应用

  • Pandas 在数据科学和数据分析领域中具有广泛的应用,其主要优势在于能够处理和分析结构化数据。

以下是 Pandas 的一些主要应用领域:

  • 金融领域:金融机构使用 Pandas 来处理和分析股票市场数据、财务数据、交易数据等。Pandas 的灵活性和高效性使得金融分析师能够快速进行数据清洗、统计分析、建模等工作。
  • 科学研究:科学研究领域经常涉及大量的实验数据、观测数据等,Pandas 提供了强大的工具来处理和分析这些数据,例如天文学、生物学、地球科学等领域。
  • 企业数据分析:各种企业和组织都需要对业务数据进行分析,以支持决策和战略规划。Pandas 提供了处理和分析企业数据的功能,包括销售数据、客户数据、运营数据等。
  • 社交媒体分析:社交媒体平台产生的海量数据需要进行分析来了解用户行为、趋势和情感倾向。Pandas 可以帮助分析师处理和分析社交媒体数据,进行用户行为分析、情感分析等。
  • 医疗保健:医疗保健领域需要处理和分析大量的医疗数据,包括患者数据、临床试验数据、医疗图像数据等。Pandas 提供了处理和分析这些数据的工具,支持医疗研究和临床决策。
  • 教育研究:教育领域可以利用 Pandas 来处理学生表现数据、教学评估数据、课程数据等,从而进行教育研究和改进教学质量。
  • 市场营销:市场营销专业人员可以使用 Pandas 分析市场数据、客户数据、广告数据等,以制定营销策略和优化市场活动效果。

Pandas 在许多领域中都是一种强大而灵活的工具,为数据科学家、分析师和工程师提供了处理和分析数据的便捷方式。

Pandas 安装

  • 安装 pandas 需要基础环境是 Python,Pandas 是一个基于 Python 的库,因此你需要先安装 Python,然后再通过 Python 的包管理工具 pip 安装 Pandas。

使用 pip 安装 pandas:

pip install pandas

安装成功后,我们就可以导入 pandas 包使用:

import pandas

查看版本

>>> import pandas
>>> pandas.__version__  # 查看版本
'1.1.5'

导入 pandas 一般使用别名 pd 来代替:

import pandas as pd
>>> import pandas as pd
>>> pd.__version__  # 查看版本
'1.1.5'
  • 一个简单的 pandas 实例:
import pandas as pd

mydataset = {
  'sites': ["Google", "Runoob", "Wiki"],
  'number': [1, 2, 3]
}

myvar = pd.DataFrame(mydataset)

print(myvar)

out

    sites  number
0  Google       1
1  Runoob       2
2    Wiki       3

Pandas 数据结构 - Series

  • Series 是 Pandas 中的一个核心数据结构,类似于一个一维的数组,具有数据和索引。
  • Series 可以存储任何数据类型(整数、浮点数、字符串等),并通过标签(索引)来访问元素。
  • Series 的数据结构是非常有用的,因为它可以处理各种数据类型,同时保持了高效的数据操作能力,比如可以通过标签来快速访问和操作数据。

Series 特点

  • 一维数组:Series 中的每个元素都有一个对应的索引值。
  • 索引: 每个数据元素都可以通过标签(索引)来访问,默认情况下索引是从 0 开始的整数,但你也可以自定义索引。
  • 数据类型: Series 可以容纳不同数据类型的元素,包括整数、浮点数、字符串、Python 对象等。
  • 大小不变性:Series 的大小在创建后是不变的,但可以通过某些操作(如 append 或 delete)来改变。
  • 操作:Series 支持各种操作,如数学运算、统计分析、字符串处理等。
  • 缺失数据:Series 可以包含缺失数据,Pandas 使用NaN(Not a Number)来表示缺失或无值。
  • 自动对齐:当对多个 Series 进行运算时,Pandas 会自动根据索引对齐数据,这使得数据处理更加高效。

CASE 创建Series 对象时,指定索引Index)、名称Name)以及Values

  • 我们可以使用 Pandas 库来创建一个 Series 对象,并且可以为其指定索引Index)、名称Name)以及Values):

import pandas as pd

# 创建一个Series对象,指定名称为'A',值分别为1, 2, 3, 4
# 默认索引为0, 1, 2, 3
series = pd.Series([1, 2, 3, 4], name='A')

# 显示Series对象
print(series)

# 如果你想要显式地设置索引,可以这样做:
custom_index = [1, 2, 3, 4]  # 自定义索引
series_with_index = pd.Series([1, 2, 3, 4], index=custom_index, name='A')

# 显示带有自定义索引的Series对象
print(series_with_index)

out

0    1
1    2
2    3
3    4
Name: A, dtype: int64

1    1
2    2
3    3
4    4
Name: A, dtype: int64

SeriesPandas 中的一种基本数据结构,类似于一维数组或列表,但具有标签(索引),使得数据在处理和分析时更具灵活性。

以下是关于 Pandas 中的 Series 的详细介绍。

创建 Series 对象

  • 可以使用 pd.Series() 构造函数创建一个 Series 对象,传递一个数据数组(可以是列表NumPy 数组等)和一个可选的索引数组
pandas.Series(data=None, index=None, dtype=None, name=None, copy=False, fastpath=False)
  • 参数说明:
  • data:Series 的数据部分,可以是列表、数组、字典、标量值等。如果不提供此参数,则创建一个空的 Series。
  • index:Series 的索引部分,用于对数据进行标记。可以是列表、数组、索引对象等。如果不提供此参数,则创建一个默认的整数索引。
  • dtype:指定 Series 的数据类型。可以是 NumPy 的数据类型,例如 np.int64、np.float64 等。如果不提供此参数,则根据数据自动推断数据类型。
  • name:Series 的名称,用于标识 Series 对象。如果提供了此参数,则创建的 Series 对象将具有指定的名称。
  • copy:是否复制数据。默认为 False,表示不复制数据。如果设置为 True,则复制输入的数据。
  • fastpath:是否启用快速路径。默认为 False。启用快速路径可能会在某些情况下提高性能。

demo

import pandas as pd

a = [1, 2, 3]

myvar = pd.Series(a)
print(myvar)

out

  • 从上图可知: 如果没有指定索引,索引值就从 0 开始,我们可以根据索引值读取数据:

CASE 通过索引获取指定数组元素的值

demo 指定默认的索引,获取目标元素的值

import pandas as pd

a = [1, 2, 3]

myvar = pd.Series(a)

print(myvar[1]) # out: 2

demo 可以指定索引值,如下实例:

import pandas as pd

a = ["Google", "Runoob", "Wiki"]

myvar = pd.Series(a, index = ["x", "y", "z"])

print(myvar) 

demo 根据索引值读取数据

import pandas as pd

a = ["Google", "Runoob", "Wiki"]

myvar = pd.Series(a, index = ["x", "y", "z"])

print(myvar["y"])

out

Runoob

CASE 使用 key/value 对象来创建 Series 对象

  • 我们也可以使用 key/value 对象,类似字典来创建 Series:
import pandas as pd

sites = {1: "Google", 2: "Runoob", 3: "Wiki"}

myvar = pd.Series(sites)

print(myvar)

out
``log
1 Google
2 Runoob
3 Wiki
dtype: object


> 从上图可知,**字典的 key** 变成了**索引值**。
> 如果我们只需要字典中的一部分数据,只需要指定需要数据的索引即可,如下实例:

```python
import pandas as pd

sites = {1: "Google", 2: "Runoob", 3: "Wiki"}
myvar = pd.Series(sites)
print(myvar)

myvar2 = pd.Series(sites, index = [1, 2])
print(myvar2)

out

1    Google
2    Runoob
3      Wiki
dtype: object

1    Google
2    Runoob
dtype: object

CASE 设置 Series 的名称

import pandas as pd

sites = {1: "Google", 2: "Runoob", 3: "Wiki"}

myvar = pd.Series(sites, index = [1, 2], name="RUNOOB-Series-TEST" )

print(myvar)

out

1    Google
2    Runoob
Name: RUNOOB-Series-TEST, dtype: object

Series 方法

方法名称 功能描述
index 获取 Series 的索引
values 获取 Series 的数据部分(返回 NumPy 数组)
head(n) 返回 Series 的前 n 行(默认为 5)
tail(n) 返回 Series 的后 n 行(默认为 5)
dtype 返回 Series 中数据的类型
shape 返回 Series 的形状(行数)
describe() 返回 Series 的统计描述(如均值、标准差、最小值等)
isnull() 返回一个布尔 Series,表示每个元素是否为 NaN
notnull() 返回一个布尔 Series,表示每个元素是否不是 NaN
unique() 返回 Series 中的唯一值(去重)
value_counts() 返回 Series 中每个唯一值的出现次数
map(func) 将指定函数应用于 Series 中的每个元素
apply(func) 将指定函数应用于 Series 中的每个元素,常用于自定义操作
astype(dtype) 将 Series 转换为指定的类型
sort_values()
sort_values(ascending=True, inplace=Flase)
对 Series 中的元素进行排序(按值排序)
ascending:默认为True升序排列,为Flase降序排序
inplace:是否修改原始的Series
sort_index() 对 Series 的索引进行排序
dropna() 删除 Series 中的缺失值(NaN)
fillna(value) 填充 Series 中的缺失值(NaN)
replace(to_replace, value) 替换 Series 中指定的值
cumsum() 返回 Series 的累计求和
cumprod() 返回 Series 的累计乘积
shift(periods) 将 Series 中的元素按指定的步数进行位移
rank() 返回 Series 中元素的排名
corr(other) 计算 Series 与另一个 Series 的相关性(皮尔逊相关系数)
cov(other) 计算 Series 与另一个 Series 的协方差
to_list() 将 Series 转换为 Python 列表
to_frame() 将 Series 转换为 DataFrame
iloc[] 通过位置索引来选择数据
loc[] 通过标签索引来选择数据

CASE 查看基本信息 / map 函数运算 / 累计求和 / 查找缺失值 / 排序

import pandas as pd

# 创建 Series
data = [1, 2, 3, 4, 5, 6]
index = ['a', 'b', 'c', 'd', 'e', 'f']
s = pd.Series(data, index=index)

# 查看基本信息
print("索引:", s.index)
print("数据:", s.values)
print("数据类型:", s.dtype)
print("前两行数据:\n", s.head(2))

# 使用 map 函数将每个元素加倍
s_doubled = s.map(lambda x: x * 2)
print("元素加倍后:\n", s_doubled)

# 计算累计和
cumsum_s = s.cumsum()
print("累计求和:\n", cumsum_s)

# 查找缺失值(这里没有缺失值,所以返回的全是 False)
print("缺失值判断:\n", s.isnull())

# 排序
sorted_s = s.sort_values()
# sorted_s = s.sort_values(ascending=True)
print("排序后的 Series:\n", sorted_s)

out

索引: Index(['a', 'b', 'c', 'd', 'e', 'f'], dtype='object')
数据: [1 2 3 4 5 6]
数据类型: int64
前两行数据: 
a    1
b    2
dtype: int64

元素加倍后:
a     2
b     4
c     6
d     8
e    10
f    12
dtype: int64

累计求和:
a     1
b     3
c     6
d    10
e    15
f    21
dtype: int64
缺失值判断: a    False
b    False
c    False
d    False
e    False
f    False
dtype: bool

排序后的 Series: 
a    1
b    2
c    3
d    4
e    5
f    6
dtype: int64

更多 Series 说明

CASE 使用列表、字典或数组创建一个默认索引的 Series

import numpy as np;
import pandas as pd;

# 使用列表创建 Series
s = pd.Series([1, 2, 3, 4])
print(s)

# 使用 NumPy 数组创建 Series
s = pd.Series(np.array([1, 2, 3, 4]))
print(s)

# 使用字典创建 Series
s = pd.Series({'a': 1, 'b': 2, 'c': 3, 'd': 4})
print(s)

out

0    1
1    2
2    3
3    4
dtype: int64

0    1
1    2
2    3
3    4
dtype: int64

a    1
b    2
c    3
d    4
dtype: int64

CASE 基本操作

# 指定索引创建 Series
s = pd.Series([1, 2, 3, 4], index=['a', 'b', 'c', 'd'])

# 获取值
value = s[2]  # 获取索引为2的值
print(s['a'])  # 返回索引标签 'a' 对应的元素

# 获取多个值
subset = s[1:4]  # 获取索引为1到3的值

# 使用自定义索引
value = s['b']  # 获取索引为'b'的值

# 索引和值的对应关系
for index, value in s.items():
    print(f"Index: {index}, Value: {value}")


# 使用切片语法来访问 Series 的一部分
print(s['a':'c'])  # 返回索引标签 'a' 到 'c' 之间的元素
print(s[:3])  # 返回前三个元素

# 为特定的索引标签赋值
s['a'] = 10  # 将索引标签 'a' 对应的元素修改为 10

# 通过赋值给新的索引标签来添加元素
s['e'] = 5  # 在 Series 中添加一个新的元素,索引标签为 'e'

# 使用 del 删除指定索引标签的元素。
del s['a']  # 删除索引标签 'a' 对应的元素

# 使用 drop 方法删除一个或多个索引标签,并返回一个新的 Series。
s_dropped = s.drop(['b'])  # 返回一个删除了索引标签 'b' 的新 Series

CASE 基本运算

# 算术运算
result = series * 2  # 所有元素乘以2

# 过滤
filtered_series = series[series > 2]  # 选择大于2的元素

# 数学函数
import numpy as np
result = np.sqrt(series)  # 对每个元素取平方根

CASE 计算统计数据:使用 Series 的方法来计算描述性统计

print(s.sum())  # 输出 Series 的总和
print(s.mean())  # 输出 Series 的平均值
print(s.max())  # 输出 Series 的最大值
print(s.min())  # 输出 Series 的最小值
print(s.std())  # 输出 Series 的标准差

CASE 属性和方法

# 获取索引
index = s.index

# 获取值数组
values = s.values

# 获取描述统计信息
stats = s.describe()

# 获取最大值和最小值的索引
max_index = s.idxmax()
min_index = s.idxmin()

# 其他属性和方法
print(s.dtype)   # 数据类型
print(s.shape)   # 形状
print(s.size)    # 元素个数
print(s.head())  # 前几个元素,默认是前 5 个
print(s.tail())  # 后几个元素,默认是后 5 个
print(s.sum())   # 求和
print(s.mean())  # 平均值
print(s.std())   # 标准差
print(s.min())   # 最小值
print(s.max())   # 最大值

CASE 使用布尔表达式:根据条件过滤 Series

# 使用字典创建 Series
s = pd.Series({'a': 1, 'b': 2, 'c': 3, 'd': 4})
print(s)

print("result:\n", s > 2)  # 返回一个布尔 Series,其中的元素值是否大于 2

out

result:
a    False
b    False
c    True
d    True
dtype: bool

CASE 查看数据类型:使用 dtype 属性查看 Series 的数据类型

print(s.dtype)  # 输出 Series 的数据类型

CASE 转换数据类型:使用 astype 方法将 Series 转换为另一种数据类型

s = s.astype('float64')  # 将 Series 中的所有元素转换为 float64 类型

注意事项

  • Series 中的数据是有序的。
  • 可以将 Series 视为带有索引一维数组
  • 索引可以是唯一的,但不是必须的。
  • 数据可以是标量列表NumPy 数组等。

Pandas 数据结构 - DataFrame

  • DataFrame 是 Pandas 中的另一个核心数据结构,类似于一个二维的表格数据库中的数据表
  • DataFrame 是一个表格型的数据结构,它含有一组有序的列,每列可以是不同的值类型(数值、字符串、布尔型值)。
  • DataFrame 既有行索引也有列索引,它可以被看做由 Series 组成的字典(共同用一个索引)。
  • DataFrame 提供了各种功能来进行数据访问、筛选、分割、合并、重塑、聚合以及转换等操作。
  • DataFrame 是一个非常灵活且强大的数据结构,广泛用于数据分析、清洗、转换、可视化等任务。

DataFrame 特点

  • 二维结构: DataFrame 是一个二维表格,可以被看作是一个 Excel 电子表格或 SQL 表,具有行和列。可以将其视为多个 Series 对象组成的字典。
  • 列的数据类型: 不同的列可以包含不同的数据类型,例如整数、浮点数、字符串或 Python 对象等。
  • 索引DataFrame 可以拥有行索引和列索引,类似于 Excel 中的行号列标
  • 大小可变:可以添加和删除列,类似于 Python 中的字典
  • 自动对齐:在进行算术运算或数据对齐操作时,DataFrame自动对齐索引
  • 处理缺失数据DataFrame 可以包含缺失数据,Pandas 使用 NaN(Not a Number)来表示。
  • 数据操作:支持数据切片、索引、子集分割等操作。
  • 时间序列支持DataFrame 对时间序列数据有特别的支持,可以轻松地进行时间数据的切片、索引和操作。
  • 丰富的数据访问功能:通过 .loc.iloc.query() 方法,可以灵活地访问和筛选数据。
  • 灵活的数据处理功能:包括数据合并、重塑、透视、分组和聚合等。
  • 数据可视化:虽然 DataFrame 本身不是可视化工具,但它可以与 MatplotlibSeaborn 等可视化库结合使用,进行数据可视化。
  • 高效的数据输入输出:可以方便地读取和写入数据,支持多种格式,如 CSV、Excel、SQL 数据库和 HDF5 格式。
  • 描述性统计:提供了一系列方法来计算描述性统计数据,如 .describe().mean().sum() 等。
  • 灵活的数据对齐和集成:可以轻松地与其他 DataFrameSeries 对象进行合并、连接或更新操作。
  • 转换功能:可以对数据集中的值进行转换,例如使用 .apply() 方法应用自定义函数。
  • 滚动窗口和时间序列分析:支持对数据集进行滚动窗口统计和时间序列分析。

构造方法

  • DataFrame 构造方法:
pandas.DataFrame(data=None, index=None, columns=None, dtype=None, copy=False)
  • 参数说明:
  • data:DataFrame 的数据部分,可以是字典、二维数组、Series、DataFrame 或其他可转换为 DataFrame 的对象。如果不提供此参数,则创建一个空的 DataFrame。
  • index:DataFrame 的行索引,用于标识每行数据。可以是列表、数组、索引对象等。如果不提供此参数,则创建一个默认的整数索引。
  • columns:DataFrame 的列索引,用于标识每列数据。可以是列表、数组、索引对象等。如果不提供此参数,则创建一个默认的整数索引。
  • dtype:指定 DataFrame 的数据类型。可以是 NumPy 的数据类型,例如 np.int64、np.float64 等。如果不提供此参数,则根据数据自动推断数据类型。
  • copy:是否复制数据。默认为 False,表示不复制数据。如果设置为 True,则复制输入的数据。
  • Pandas DataFrame 是一个二维的数组结构,类似二维数组。

  • Demo

import pandas as pd

data = [['Google', 10], ['Runoob', 12], ['Wiki', 13]]

# 创建DataFrame
df = pd.DataFrame(data, columns=['Site', 'Age'])

# 使用astype方法设置每列的数据类型
df['Site'] = df['Site'].astype(str)
df['Age'] = df['Age'].astype(float)

print(df)

也可以使用字典来创建:

import pandas as pd

data = {'Site':['Google', 'Runoob', 'Wiki'], 'Age':[10, 12, 13]}

df = pd.DataFrame(data)

print (df)

out

     Site  Age
0  Google   10
1  Runoob   12
2    Wiki   13

以下实例使用 ndarrays 创建,ndarray 的长度必须相同

  • 如果传递了 index,则索引的长度应等于数组的长度。

如果没有传递索引,则默认情况下,索引将是range(n),其中n是数组长度。

Demo - 使用 ndarrays 创建

import numpy as np
import pandas as pd

# 创建一个包含网站和年龄的二维ndarray
ndarray_data = np.array([
    ['Google', 10],
    ['Runoob', 12],
    ['Wiki', 13]
])

# 使用DataFrame构造函数创建数据帧
df = pd.DataFrame(ndarray_data, columns=['Site', 'Age'])

# 打印数据帧
print(df)

out

     Site Age
0  Google  10
1  Runoob  12
2    Wiki  13

从以上输出结果可以知道, DataFrame 数据类型一个表格,包含 rows(行) 和 columns(列):

Demo - 使用字典创建

import pandas as pd

data = [{'a': 1, 'b': 2},{'a': 5, 'b': 10, 'c': 20}]

df = pd.DataFrame(data)

print (df)

out

   a   b     c
0  1   2   NaN
1  5  10  20.0

没有对应数据的部分为 NaN

CASE 通过loc属性返回指定行的数据

  • Pandas 可以使用 loc 属性返回指定行的数据
  • 如果没有设置索引,第一行索引为 0,第二行索引为 1,以此类推:
import pandas as pd

data = {
  "calories": [420, 380, 390],
  "duration": [50, 40, 45]
}

# 数据载入到 DataFrame 对象
df = pd.DataFrame(data)

# 返回第一行
print(df.loc[0])
# 返回第二行
print(df.loc[1])

out

calories    420
duration     50
Name: 0, dtype: int64
calories    380
duration     40
Name: 1, dtype: int64
  • 注意:返回结果其实就是一个 Pandas Series 数据。

也可以返回多行数据,使用 [[ ... ]] 格式,... 为各行的索引,以逗号隔开:

CASE 以字典创建DataFrame对象

import pandas as pd

data = {
  "calories": [420, 380, 390],
  "duration": [50, 40, 45]
}

# 数据载入到 DataFrame 对象
df = pd.DataFrame(data)

# 返回第一行
print(df.loc[0])

# 返回第一行和第二行
print("\n", df.loc[[0, 1]])

out

   calories  duration
0       420        50

    calories  duration
0       420        50
1       380        40

注意:返回结果其实就是一个 Pandas DataFrame 数据。

  • 我们可以指定索引值

如下实例:

import pandas as pd

data = {
  "calories": [420, 380, 390],
  "duration": [50, 40, 45]
}

df = pd.DataFrame(data, index = ["day1", "day2", "day3"])

print(df)

out

      calories  duration
day1       420        50
day2       380        40
day3       390        45

CASE 基于loc属性获取指定索引的元素数据

  • Pandas 可以使用 loc 属性返回指定索引对应到某一行:
import pandas as pd

data = {
  "calories": [420, 380, 390],
  "duration": [50, 40, 45]
}

df = pd.DataFrame(data, index = ["day1", "day2", "day3"])

# 指定索引
print(df.loc["day2"])

out

calories    380
duration     40
Name: day2, dtype: int64

DataFrame 方法

方法清单

方法名称 功能描述
head(n) 返回 DataFrame 的前 n 行数据(默认前 5 行)
tail(n) 返回 DataFrame 的后 n 行数据(默认后 5 行)
info() 显示 DataFrame 的简要信息,包括列名、数据类型、非空值数量等
describe() 返回 DataFrame 数值列的统计信息,如均值、标准差、最小值等
shape 返回 DataFrame 的行数和列数(行数, 列数)
columns 返回 DataFrame 的所有列名
index 返回 DataFrame 的行索引
dtypes 返回每一列的数值数据类型
sort_values(by)
按照指定列排序
sort_index()
sort_index(by=None, axis=0, level=None, ascending=True, inplace=False, kind='quicksort', na_position='last', sort_remaining=True)
按行索引排序
by:按照某一列或几列数据进行排序,但是by参数貌似不建议使用
axis:0按照行名排序;1按照列名排序
level:默认None,否则按照给定的level顺序排列---貌似并不是,文档
ascending:默认True升序排列;False降序排列
inplace:默认False,否则排序之后的数据直接替换原来的数据框
kind:排序方法,{"quicksort", "mergesort", "heapsort"}, default 'quicksort'。
na_position:缺失值默认排在最后
dropna() 删除含有缺失值(NaN)的行或列
fillna(value) 用指定的值填充缺失值
isnull() 判断缺失值,返回一个布尔值 DataFrame
notnull() 判断非缺失值,返回一个布尔值 DataFrame
loc[] 按标签索引选择数据
iloc[] 按位置索引选择数据
at[] 访问 DataFrame 中单个元素(比 loc[] 更高效)
iat[] 访问 DataFrame 中单个元素(比 iloc[] 更高效)
apply(func) 对 DataFrame 或 Series 应用一个函数
applymap(func) 对 DataFrame 的每个元素应用函数(仅对 DataFrame)
groupby(by) 分组操作,用于按某一列分组进行汇总统计
pivot_table() 创建透视表
merge() 合并多个 DataFrame(类似 SQL 的 JOIN 操作)
concat() 按行或按列连接多个 DataFrame
to_csv() 将 DataFrame 导出为 CSV 文件
to_excel() 将 DataFrame 导出为 Excel 文件
to_json() 将 DataFrame 导出为 JSON 格式
to_sql() 将 DataFrame 导出为 SQL 数据库
query() 使用 SQL 风格的语法查询 DataFrame
duplicated() 返回布尔值 DataFrame,指示每行是否是重复的
drop_duplicates() 删除重复的行
set_index() 设置 DataFrame 的索引
reset_index() 重置 DataFrame 的索引
transpose() 转置 DataFrame(行列交换)

使用示例

import pandas as pd

# 创建 DataFrame
data = {
    'Name': ['Alice', 'Bob', 'Charlie', 'David'],
    'Age': [25, 30, 35, 40],
    'City': ['New York', 'Los Angeles', 'Chicago', 'Houston']
}
df = pd.DataFrame(data)

# 查看前两行数据
print(df.head(2))

# 查看 DataFrame 的基本信息
print("info:\n", df.info())

# 获取描述统计信息
print("describe:\n", df.describe())

# 按列排序 (列名=年龄,排序方式=降序)
df_sorted = df.sort_values(by='Age', ascending=False)
print("df_sorted:\n", df_sorted)

# 选择指定列
print("Name, Age:\n", df[['Name', 'Age']])

# 按索引选择行
print("df.iloc[1:3]:\n", df.iloc[1:3])  # 选择第二到第三行(按位置)

# 按标签选择行
print("df.loc[1:2]:\n", df.loc[1:2])  # 选择第二到第三行(按标签)

# 计算分组统计(按城市分组,计算平均年龄)
print("groupby:\n", df.groupby('City')['Age'].mean())

# 处理缺失值(填充缺失值)
df['Age'] = df['Age'].fillna(30)

# 导出为 CSV 文件
df.to_csv('output.csv', index=False)

out

    Name  Age         City
0  Alice   25     New York
1    Bob   30  Los Angeles
<class 'pandas.core.frame.DataFrame'>
RangeIndex: 4 entries, 0 to 3
Data columns (total 3 columns):
 #   Column  Non-Null Count  Dtype 
---  ------  --------------  ----- 
 0   Name    4 non-null      object
 1   Age     4 non-null      int64 
 2   City    4 non-null      object
dtypes: int64(1), object(2)
memory usage: 228.0+ bytes
info:
 None
describe:
              Age
count   4.000000
mean   32.500000
std     6.454972
min    25.000000
25%    28.750000
50%    32.500000
75%    36.250000
max    40.000000
df_sorted:
       Name  Age         City
3    David   40      Houston
2  Charlie   35      Chicago
1      Bob   30  Los Angeles
0    Alice   25     New York
Name, Age:
       Name  Age
0    Alice   25
1      Bob   30
2  Charlie   35
3    David   40
df.iloc[1:3]:
       Name  Age         City
1      Bob   30  Los Angeles
2  Charlie   35      Chicago
df.loc[1:2]:
       Name  Age         City
1      Bob   30  Los Angeles
2  Charlie   35      Chicago
groupby:
 City
Chicago        35.0
Houston        40.0
Los Angeles    30.0
New York       25.0
Name: Age, dtype: float64

访问 DataFrame 元素 【推荐】

试验数据

import pandas as pd
import numpy as np
 
# 生成DataFrame
df= pd.DataFrame(np.arange(30).reshape((6,5)),
                    columns=['A','B','C','D','E'])
print(df)

# 写入本地
# df.to_excel("D:\\实验数据\\data.xls", sheet_name="data")

out

    A   B   C   D   E
0   0   1   2   3   4
1   5   6   7   8   9
2  10  11  12  13  14
3  15  16  17  18  19
4  20  21  22  23  24
5  25  26  27  28  29

访问列

  • 访问列:使用列名作为属性或通过 .loc[].iloc[] 访问,也可以使用标签或位置索引。
  • loc:通过行、列的名称或标签来索引
  • iloc:通过行、列的索引位置来寻找数据
# 通过列名访问
print("column=A: `df['A']`\n", df['A'])

## 访问多个列
# print("column=A,B: `df['A', 'B']`\n", df['A', 'B']) # 错误语法
print("column=A,B: `df[['A', 'B']]`\n", df[['A', 'B']]) # 正确语法

# 通过属性访问
print("column=B: `df.B`\n", df.B)

# 通过 .loc[] 访问列 by 列名
print("column=A: `df.loc[:, 'A']`\n", df.loc[:, 'A'])

# 通过 .iloc[] 访问列 by 列下标
print("column=A: `df.iloc[:, 0]`\n", df.iloc[:, 0])  # 假设 'A' 是第一列

# 访问单个元素
print("`df['B'][0]`:",df['B'][0])
print("`df.loc[ 0, \"B\"]`:", df.loc[ 0, "B"])

out

column=A: `df['A']`
 0     0
1     5
2    10
3    15
4    20
5    25
Name: A, dtype: int64

column=A,B: `df[['A', 'B']]`
     A   B
0   0   1
1   5   6
2  10  11
3  15  16
4  20  21
5  25  26

column=B: `df.B`
 0     1
1     6
2    11
3    16
4    21
5    26
Name: B, dtype: int64
column=A: `df.loc[:, 'A']`
 0     0
1     5
2    10
3    15
4    20
5    25
Name: A, dtype: int64

column=A: `df.iloc[:, 0]`
 0     0
1     5
2    10
3    15
4    20
5    25
Name: A, dtype: int64

`df['B'][0]`: 1
`df.loc[ 0, "B"]`: 1

访问行

  • 访问行:使用行的标签.loc[] 访问。
# 通过 .loc[] 访问行 by 行索引名/标签 (可自定义,默认是数值)
print("row=2: `df.loc[1]`\n", df.loc[1]) # 访问第2行 | df.loc[1] 等效于 df.loc[1, :]
#print("row=2: `df.loc[1, :]`\n", df.loc[1, :])
print("df.loc[1:2]:\n", df.loc[1:2])  # 选择第二到第三行(按标签)

# 通过 .iloc[] 访问列 by 行下标(位置)
print("row=2: `df.iloc[1]`\n", df.iloc[1])
# print("row=2: `df.iloc[1, :]`\n", df.iloc[1, :]) # 访问第2行 | df.iloc[1] 等效于 df.iloc[1, :]
print("df.iloc[1:3]:\n", df.iloc[1:3])  # 选择第二到第三行(按位置)

# 访问单个元素
print("`df.loc[ 0, \"B\"]`:", df.loc[ 0, "B"])
print("`df['B'][0]`:",df['B'][0])

out

row=2: `df.loc[1]`
 A    5
B    6
C    7
D    8
E    9
Name: 1, dtype: int64

df.loc[1:2]:
     A   B   C   D   E
1   5   6   7   8   9
2  10  11  12  13  14

row=2: `df.iloc[1]`
 A    5
B    6
C    7
D    8
E    9
Name: 1, dtype: int64

df.iloc[1:3]:
     A   B   C   D   E
1   5   6   7   8   9
2  10  11  12  13  14

`df.loc[ 0, "B"]`: 1
`df['B'][0]`: 1

访问前n行/后n行

df= pd.DataFrame(
		np.arange(30).reshape((6,5))
		, columns=['A','B','C','D','E']
	);

print(df);

print( "前3行:\n", df.head(3) );
print( "后3行:\n", df.tail(3) );

out

    A   B   C   D   E
0   0   1   2   3   4
1   5   6   7   8   9
2  10  11  12  13  14
3  15  16  17  18  19
4  20  21  22  23  24
5  25  26  27  28  29

前3行:
     A   B   C   D   E
0   0   1   2   3   4
1   5   6   7   8   9
2  10  11  12  13  14

后3行:
     A   B   C   D   E
3  15  16  17  18  19
4  20  21  22  23  24
5  25  26  27  28  29

读取某行某列/单个元素

# 访问单个元素
print("`df.loc[ 0, \"B\"]`:", df.loc[ 0, "B"])
print("`df['B'][0]`:",df['B'][0])

out

`df.loc[ 0, "B"]`: 1
`df['B'][0]`: 1

读取指定区域 & 根据条件读取

# 读取第1行到第3行,第B列到第D列这个区域内的值
print("\n`df.loc[ 1:3, \"B\":\"D\"]`\n", df.loc[ 1:3, "B":"D"])
# 按index和columns进行切片操作 : 读取第2、3行(即 [1+1,3+1),第3、4列(即: [2+1, 4+1) )
print("`df.iloc[1:3, 2:4]`:\n", df.iloc[1:3, 2:4])

# df.loc[ df.B > 6] 等价于 df[df.B > 6]
print("`df.loc[ df.B > 6]`:\n", df.loc[ df.B > 6]) # 读取第B列中大于6的值

# 切片操作 : 选择B,C,D,E四列区域内,B列大于6的值
print("`df.loc[ df.B >6, [\"B\",\"C\",\"D\",\"E\"]]`:\n", df.loc[ df.B > 6, ["B","C","D","E"]])

out

`df.loc[ 1:3, "B":"D"]`
     B   C   D
1   6   7   8
2  11  12  13
3  16  17  18

`df.iloc[1:3, 2:4]`:
     C   D
1   7   8
2  12  13

`df.loc[ df.B > 6]`:
     A   B   C   D   E
2  10  11  12  13  14
3  15  16  17  18  19
4  20  21  22  23  24
5  25  26  27  28  29

`df.loc[ df.B >6, ["B","C","D","E"]]`:
     B   C   D   E
2  11  12  13  14
3  16  17  18  19
4  21  22  23  24
5  26  27  28  29

排序

关键函数: sort_index / sort_values

  • sort_index
dataFrameObject.sort_index(
  by=None,
  axis=0, level=None, 
  ascending=True, 
  inplace=False, 
  kind='quicksort', 
  na_position='last', 
  sort_remaining=True
)
  • by:按照某一列或几列数据进行排序,但是by参数貌似不建议使用
  • axis:0按照行名排序;1按照列名排序
  • level:默认None,否则按照给定的level顺序排列---貌似并不是,文档
  • ascending:默认True升序排列;False降序排列
  • inplace:默认False,否则排序之后的数据直接替换原来的数据框
  • kind:排序方法,{‘quicksort’, ‘mergesort’, ‘heapsort’}, default ‘quicksort’。
  • na_position:缺失值默认排在最后
  • sort_values
dataFrameObjecy.sort_values(
  by, 
  axis=0, 
  ascending=True, 
  inplace=False,
  kind='quicksort', 
  na_position='last'
)
  • by:字符串或者List<字符串>;如果axis=0,那么by="列名";如果axis=1,那么by="行名"。
  • axis:{0 or ‘index’, 1 or ‘columns’}, default 0,默认按照列排序,即纵向排序;如果为1,则是横向排序。
  • ascending:布尔型,True则升序,如果by=['列名1','列名2'],则该参数可以是[True, False],即第一字段升序,第二个降序。
  • inplace:布尔型,是否用排序后的数据框替换现有的数据框。
  • kind:排序方法,{‘quicksort’, ‘mergesort’, ‘heapsort’}, default ‘quicksort’。
  • na_position:{‘first’, ‘last’}, default ‘last’,默认缺失值排在最后面。

试验数据

import numpy  as np
import pandas as pd
data = pd.DataFrame(
    np.arange(9).reshape(3,3)
    , index   = ["0","2","1"]
    , columns = ["col_a","col_c","col_b"]
)

out

data
   col_a  col_c  col_b
0      0      1      2
2      3      4      5
1      6      7      8

按【行索引】排序

  • 按行的索引升序进行排序,默认按行,升序
data.sort_index()

   col_a  col_c  col_b
0      0      1      2
1      6      7      8
2      3      4      5
  • 按行的索引按降序进行排序
data.sort_index(ascending=False)

   col_a  col_c  col_b
2      3      4      5
1      6      7      8
0      0      1      2

按【列索引】排序

  • 按列升序的索引进行排序
# axis : 0按照行名排序;1按照列名排序
print( data.sort_index(axis=1) )

Out: 
   col_a  col_b  col_c
0      0      2      1
2      3      5      4
1      6      8      7

按【指定列名的值】排序

  • 指定列的值大小顺序进行排序
print(data.sort_values(by="col_a"))
# 等效于: print(data.sort_values(by="col_a", axis=0, ascending=True))

out

   col_a  col_c  col_b
0      0      1      2
2      3      4      5
1      6      7      8
  • 按多列进行排序
print( data.sort_values(by=['col_b','col_a']) )

out

   col_a  col_c  col_b
0      0      1      2
2      3      4      5
1      6      7      8
  • 先按col_b列的值降序,再按col_a列的值升序排序
print( data.sort_values(by=['col_b','col_a'], axis=0,ascending=[False,True]) )

out

   col_a  col_c  col_b
1      6      7      8
2      3      4      5
0      0      1      2

按【行名的值】排序

  • 按【指定行名的值】排序
print( data.sort_values(by='2',axis=1)  ) # 第 2 +1 行

out

   col_a  col_c  col_b
0      0      1      2
2      3      4      5
1      6      7      8
  • 按 2 行的值 降序,0行的值升序排列
print( data.sort_values(by=['2','0'],axis=1, ascending=[False,True])  )

out

   col_b  col_c  col_a
0      2      1      0
2      5      4      3
1      8      7      6

更多 DataFrame 说明

创建 DataFrame

CASE 从字典创建 DataFrame

  • 从字典创建:字典的键成为列名,值成为列数据。
import pandas as pd

# 通过字典创建 DataFrame
df = pd.DataFrame({'Column1': [1, 2, 3], 'Column2': [4, 5, 6]})

CASE 从二维数组创建

  • 从二维数组创建:外层列表代表行,内层列表代表列。
df = pd.DataFrame(
    [[1, 2, 3], [4, 5, 6], [7, 8, 9]],
    columns=['Column1', 'Column2', 'Column3']
)

CASE 从 NumPy 数组创建 DataFrame

  • 从 NumPy 数组创建:提供一个二维 NumPy 数组。
import numpy as np

# 通过 NumPy 数组创建 DataFrame
df = pd.DataFrame(np.array([[1, 2, 3], [4, 5, 6], [7, 8, 9]]))

CASE 从 Series 创建 DataFrame

  • 从 Series 创建 DataFrame:通过 pd.Series() 创建。
# 从 Series 创建 DataFrame
s1 = pd.Series(['Alice', 'Bob', 'Charlie'])
s2 = pd.Series([25, 30, 35])
s3 = pd.Series(['New York', 'Los Angeles', 'Chicago'])
df = pd.DataFrame({'Name': s1, 'Age': s2, 'City': s3})

DataFrame 的属性和方法

  • DataFrame 对象有许多属性和方法,用于数据操作、索引和处理,例如:shape、columns、index、head()、tail()、info()、describe()、mean()、sum() 等。
# DataFrame 的属性和方法
print(df.shape)     # 形状
print(df.columns)   # 列名
print(df.index)     # 索引
print(df.head())    # 前几行数据,默认是前 5 行
print(df.tail())    # 后几行数据,默认是后 5 行
print(df.info())    # 数据信息
print(df.describe())# 描述统计信息
print(df.mean())    # 求平均值
print(df.sum())     # 求和

删除 DataFrame 元素

删除列:使用 drop 方法。

df_dropped = df.drop('Column1', axis=1)

删除行:同样使用 drop 方法。

df_dropped = df.drop(0)  # 删除索引为 0 的行

DataFrame 的统计分析

描述性统计:使用 .describe() 查看数值列的统计摘要。

df.describe()

计算统计数据:使用聚合函数如 .sum()、.mean()、.max() 等。

df['Column1'].sum()
df.mean()

DataFrame 的索引操作

重置索引:使用 .reset_index()

df_reset = df.reset_index(drop=True)

设置索引:使用 .set_index()

df_set = df.set_index('Column1')

DataFrame 的布尔索引

使用布尔表达式:根据条件过滤 DataFrame。

df[df['Column1'] > 2]

DataFrame 的数据类型

查看数据类型:使用 dtypes 属性。

df.dtypes

转换数据类型:使用 astype 方法。

df['Column1'] = df['Column1'].astype('float64')

DataFrame 的合并与分割

合并:使用 concatmerge 方法。

# 纵向合并
pd.concat([df1, df2], ignore_index=True)

# 横向合并
pd.merge(df1, df2, on='Column1')

分割:使用 pivot、melt 或自定义函数。

# 长格式转宽格式
df_pivot = df.pivot(index='Column1', columns='Column2', values='Column3')

# 宽格式转长格式
df_melt = df.melt(id_vars='Column1', value_vars=['Column2', 'Column3'])

索引和切片

  • DataFrame 支持对行和列进行索引和切片操作。

实例 : 索引和切片

print(df[['Name', 'Age']]) # 提取多列
print(df[1:3]) # 切片行
print(df.loc[:, 'Name']) # 提取单列
print(df.loc[1:2, ['Name', 'Age']]) # 标签索引提取指定行列
print(df.iloc[:, 1:]) # 位置索引提取指定列

注意事项

  • DataFrame 是一种灵活的数据结构,可以容纳不同数据类型的列。
  • 列名和行索引可以是字符串、整数等。
  • DataFrame 可以通过多种方式进行数据选择、过滤、修改和分析。
  • 通过对 DataFrame 的操作,可以进行数据清洗、转换、分析和可视化等工作。

Z FAQ for Pandas

Q: 使用基于 OpenPyXL 的 Pandas 读取 Excel 数据集?

  • Python = 3.12
  • Pandas = 2.2.3

内部依赖 openpyxl 组件

  • OpenPyXL = 3.1.5
#!/usr/bin/python3
## #!/usr/bin/python
# -*- coding: UTF-8 -*-

import pandas as pd;

"""
Excel 文件 转 Parquet 文件
"""


# 从 Excel 文件,读取信号数据集合
def readDataset(excelFilePath):
    # 读取 Excel 文件
    df = pd.read_excel(excelFilePath, sheet_name=None)
    # 获取所有工作表的名称
    sheet_names = df.keys()
    # 将所有工作表的数据合并为一个 DataFrame
    combined_df = pd.concat(df.values(), ignore_index=True)
    return combined_df

dataset = readDataset(excelFilePath="../dataset/signals.xlsx");
print(dataset)

Q: numpy 与 pandas 的区别、关系?

PandasNumpy是Python中两个非常重要的数据处理库。虽然它们在某些方面有相似之处,但它们在设计理念、数据结构和使用场景上有着明显的区别。

  • Pandas和Numpy的相似之处

PandasNumpy都是Python的第三方库,广泛用于数据处理和分析。
它们都提供了高效的数据结构和函数,可以处理大规模数据。
支持向量化操作,可以对整个数组或数据框进行快速计算。
具有广泛的功能和方法,可以进行数据的读取、转换、筛选、聚合等操作。

  • Pandas和Numpy的区别

Numpy主要用于数值计算和科学计算,提供了多维数组对象(ndarray)和相关的数学函数。
Pandas则更适用于数据处理和分析,提供了数据帧(DataFrame)和序列(Series)等数据结构。

Numpy的数据结构是多维数组,适用于处理数值型数据。
Pandas的数据结构更灵活,可以处理不同类型的数据,包括数值型、字符串型、时间序列等。

Numpy的操作更底层,更适合进行数值计算和数组操作。
Pandas提供了更高级的数据操作和分析功能,例如数据的合并、重塑、分组、透视等。

Numpy的性能更高,适用于处理大规模的数值计算。
Pandas的性能相对较低,但更适合处理结构化的数据和进行数据分析。

  • 应用场景

Numpy适用于数值计算、科学计算、机器学习、图像处理和科学数据分析等场景。Pandas适用于数据分析、金融分析、商业智能、数据可视化和人工智能等场景。

Y 推荐文献

  • Pandas

X 参考文献

posted @ 2025-05-05 14:25  千千寰宇  阅读(289)  评论(0)    收藏  举报