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Python数据分析3.0如何高效入门?

这本书由Pandas库的创始人 Wes McKinney 亲笔撰写,是数据科学领域的“圣经”级入门书籍,第3版针对Python 3.7-3.8和Pandas 1.0+进行了全面更新,使其内容更加现代化和实用。

Python数据分析3.0如何高效入门?-图1
(图片来源网络,侵删)

书籍定位与核心价值

它不是一本“Python入门书”

这本书假设你已经具备Python的基础知识(如变量、数据类型、控制流、函数、类等),它不会教你Python语法,而是直接教你如何用Python来解决数据分析问题。

它是“Pandas的官方文档”

与其说是书,不如说是一本“Pandas实战指南”,Wes McKinney以他创造者的视角,不仅告诉你Pandas的API怎么用,更重要的是解释了为什么这么设计,以及背后的数据处理思想,这比官方文档更有深度和洞见。

它是“数据思维的启蒙”

这本书的价值远不止于代码,它教会你一种“数据思维”:如何将一个模糊的商业问题,转化为具体的数据操作步骤,并使用Pandas等工具高效地执行,它覆盖了从数据获取、清洗、转换、分析到可视化的完整工作流。


与章节概览(第3版)

全书可以大致分为以下几个部分:

第一部分:准备与基础

  • 第1章:准备工作:介绍Python数据分析生态系统(NumPy, Pandas, Matplotlib等),如何安装和配置环境,以及Jupyter Notebook的使用技巧。
  • 第2章:Python语言基础:快速回顾Python在数据分析中最重要的特性,如数据结构(列表、字典、元组)、函数、面向对象编程、错误和异常处理等。适合有一定Python基础的人快速过一遍,新手则需要额外补充。

第二部分:Pandas核心

这是本书的绝对核心,也是你必须精通的部分。

  • 第3章:Pandas基础:介绍Pandas的两大核心数据结构:

    • Series:一维带标签的数组,类似于一列数据。
    • DataFrame:二维的、大小可变、带标签的数据结构,是数据分析的主力。
    • 学习如何创建、索引、选择、赋值和基本操作。
  • 第4章:数据清洗与准备:这是数据分析中最耗时但最重要的一步。

    • 处理缺失值isnull(), dropna(), fillna()
    • 数据转换map(), apply(), applymap()
    • 重置索引与排序reset_index(), sort_index(), sort_values()
    • 离散化和分箱pd.cut()
    • 字符串操作.str 访问器。
  • 第5章:数据聚合与分组运算:这是数据分析的精髓,也是Pandas最强大的功能之一。

    • groupby():理解其“拆分-应用-合并”(Split-Apply-Combine)的工作原理。
    • 聚合agg(), describe(), mean(), sum() 等。
    • 变换transform(),对分组进行操作并返回与原数据形状相同的对象。
    • 透视表pivot_table(),实现Excel中的透视表功能。
  • 第6章:时间序列:处理带时间戳的数据。

    • 日期和时间数据类型datetime, Timestamp
    • 时间序列基础:索引、切片、频率转换。
    • 移动窗口函数rolling(),用于计算移动平均等。
    • 时区处理
  • 第7章:以DataFrame/Series形式绘图:利用Pandas内置的绘图功能(底层是Matplotlib)快速进行数据可视化。

    • plot() 方法,支持线图、柱状图、直方图、散点图等。

第三部分:进阶与扩展

  • 第8章:高性能的Pandas:当数据量变大时,如何提升性能。

    • eval():使用表达式进行高效计算。
    • query():使用类SQL语法进行高效筛选。
    • 方法链:写出更流畅、更易读的Pandas代码。
  • 第9章:与模型和数据库交互:如何将Pandas与其他工具结合。

    • 与模型评估指标结合
    • 使用scikit-learn进行数据预处理
    • 与SQL数据库交互read_sql_table(), read_sql_query()
  • 第10章:数据聚合与多维分析:深入学习更复杂的数据聚合操作。

    • 层次化索引MultiIndex,这是实现高维数据透视的关键。
    • stack()unstack():重塑数据结构。
  • 第11章:Python高级工具:介绍一些在数据分析中非常有用的Python高级特性。

    • 生成器表达式和列表推导式
    • 函数式编程工具map, filter, reduce
    • itertools 模块

如何高效学习这本书?

  1. 先有Python基础:如果你是Python零基础,请先找一本Python入门书(如《Python编程:从入门到实践》)或完成一个Python入门课程。
  2. 不要只看不练这是最重要的一点! 把书中的每一个代码示例都亲手敲一遍,修改参数,观察结果变化,数据分析是“做”出来的,不是“看”出来的。
  3. 结合Jupyter Notebook:强烈建议使用Jupyter Notebook进行学习,它支持代码、文本、图表混合,方便你做笔记和可视化结果。
  4. 带着问题去学:尝试用书中学到的知识解决你自己的小问题,分析你自己的手机屏幕使用时间数据、信用卡账单等,这会让你学得更深入、更有成就感。
  5. 建立知识体系:学完一章后,花点时间画出思维导图,把核心概念(如groupby的工作流程)和关键函数串联起来,形成自己的知识网络。
  6. 利用官方文档:当遇到书里没讲到的函数或参数时,养成查阅Pandas官方文档的习惯,文档非常详尽,且有大量示例。

第3版的主要更新与变化

  • Pandas 1.0+:全面基于新版本的Pandas,介绍了一些新特性,如StringDtypeArrowDtype等更高效的字符串和数组数据类型。
  • Python 3:完全基于Python 3,不再讨论Python 2。
  • 删除过时内容:移除了关于旧式Python和过时库的讨论。
  • 新增章节:增加了关于eval()query()等高性能工具的章节。
  • 代码现代化:所有代码示例都更新为更符合现代Pandas使用习惯的写法(更推荐使用.query().eval()来优化性能)。

学习路径建议

阶段 目标 推荐资源
基础准备 掌握Python基础,搭建环境 Python语法、数据结构、函数、类 《Python编程:从入门到实践》、廖雪峰Python教程
核心精读 精通Pandas,掌握数据分析工作流 《利用Python进行数据分析》第3版第2-7章 本书、Kaggle上的入门项目(如Titanic)
实践深化 将Pandas应用于真实项目,解决实际问题 数据清洗、探索性数据分析、特征工程 Kaggle竞赛、UCI机器学习库、自己找数据集分析
生态扩展 学习与Pandas协同工作的其他工具 NumPy、Matplotlib/Seaborn、Scikit-learn、SQL 《利用Python进行数据分析》第8-11章、《Python数据科学手册》

《利用Python进行数据分析(第3版)》是每一位数据科学、机器学习、量化金融、商业分析从业者的必读经典,它为你打开了一扇通往高效数据世界的大门,虽然书中有些内容可能略显枯燥(如数据清洗),但请务必坚持下去,因为正是这些基础操作构成了你未来处理任何复杂数据的基石。

祝你学习愉快,早日成为数据分析高手!

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