作者通过近三轮的教学,对Python3.x的基础知识进行了筛选和总结,特编写此书,希望能够给准备使用Python的读者提供一些方便。
本书由浅入深,比较适合那些从未接触过计算机语言的读者。每章配有大量的示例代码,希望读者在使用本书的时候,能够尽可能自己敲代码,少用复制粘贴的方法,这样有利于读者尽快进入“角色”,毕竟“拷贝得来终觉浅”。
本书的前3章是Python的基础知识;第4章是利用Pandas库对数据进行处理、分析以及实现数据可视化;在第5章还列出了Python对文件的读取、存储方法,对网络爬虫、矩阵运算也做了简单的介绍。
Python是由Guido van Rossum于20世纪80年代末和90年代初,在荷兰国家数学和计算机科学研究所设计出来的。它是一种面向对象的、用途非常广泛的编程语言,具有非常清晰的语法特点,适用于多种操作系统。目前Python在国际上非常流行,正在得到越来越多的应用。
Python可以完成许多任务,功能非常强大,其利用Pandas处理大数据的过程,由于Pandas库的使用能够很好地展现数据结构,成为近来Python项目中经常使用的热门技术,并且R和Spark对Python都有很好的调用接口,甚至在内存使用方面都有优化。
本书根据作者多年教学经验编写,条理清楚,内容深浅适中,尽量让读者从实例出发,结合课后练习,少走弯路。本书涉及的内容主要包括Python数据类型与运算、流程控制及函数与类、Pandas库的数据处理与分析等。在本书的最后,还附带了一些文件读写、网络爬虫、矩阵计算等最基本的内容。
本书可以作为本科生、研究生以及科研人员学习Python的基础教材。
目录
第1章Python简介1
1.1安装Python2
1.2Python2和Python3的区别5
本章小结8
练习8
第2章Python数据类型与运算9
2.1数据类型11
2.2运算符与功能命令12
2.2.1算数运算符12
2.2.2比较运算符12
2.2.3赋值运算符13
2.2.4常量与变量15
2.2.5字符串16
2.2.6字符串索引与切片18
2.2.7输入和输出20
2.2.8原始字符串21
2.2.9range22
2.2.10元组、列表、字典、集合22
2.2.11格式化输出37
2.2.12strip、split40
2.2.13divmod()42
2.2.14join()42
本章小结43
练习47
第3章流程控制及函数与类49
3.1流程控制52
3.1.1if-else52
3.1.2for循环53
3.1.3while循环54
3.1.4continue和break54
3.2遍历56
3.2.1range()函数56
3.2.2列表与元组的遍历59
3.3函数61
3.3.1函数的定义61
3.3.2函数的使用62
3.3.3形参和实参63
3.3.4参数的传递和改变63
3.3.5变量的作用域66
3.3.6函数参数的类型68
3.3.7任意个数的参数70
3.3.8函数调用71
3.4函数式编程74
3.4.1lambda74
3.4.2reduce()75
3.4.3filter()76
3.4.4map()77
3.4.5行函数77
3.5常用的内置函数78
3.5.1sum78
3.5.2zip79
3.5.3enumerate80
3.5.4max和min81
3.5.5eval81
3.5.6判断函数83
3.6常见的错误显示86
3.6.1常见的错误类型87
3.6.2初学者常犯的错误89
3.6.3try93
3.6.4assert95
3.6.5raise95
3.7模块和包96
3.7.1模块(module)96
3.7.2包(package)100
3.7.3datetime和calendar模块101
3.7.4urllib模块105
3.8类106
本章小结109
练习109
第4章Python数据分析实战113
4.1关于Pandas114
4.1.1什么是Pandas114
4.1.2Pandas中的数据结构114
4.1.3Pandas的安装方法114
4.1.4在Anaconda中安装
第三方库118
4.2数据准备119
4.2.1数据类型119
4.2.2数据结构120
4.2.3数据导入128
4.2.4数据导出131
4.3数据处理133
4.3.1数据清洗133
4.3.2数据抽取138
4.3.3排名索引147
4.3.4数据合并151
4.3.5数据计算154
4.3.6数据分组156
4.3.7日期处理157
4.4数据分析162
4.4.1基本统计162
4.4.2分组分析163
4.4.3分布分析165
4.4.4交叉分析167
4.4.5结构分析169
4.4.6相关分析170
4.5数据可视化172
4.5.1饼图172
4.5.2散点图174
4.5.3折线图176
4.5.4柱形图180
4.5.5直方图183
本章小结184
练习184
第5章其他187
5.1文件读写操作188
5.1.1文件的读写方法189
5.1.2文件的其他方法190
5.1.3文件的存储和读取190
5.2with语句192
5.3Anaconda下安装statsmodels包193
5.4关于Spyder界面恢复默认状态的
处理195
5.5关于Python计算精度的问题197
5.6矩阵运算200
5.6.1创建矩阵200
5.6.2矩阵属性200
5.6.3解线性方程组201
5.6.4线性规划最优解202
5.7正则表达式203
5.8使用urllib打开网页209
5.9网页数据抓取212
5.10读取文档217
本章小结222
练习222
参考文献224
第2章Python数据类型与运算
我们先了解Python的几个语法常识。
1.代码注释方法
(1)在一行中,“#”后的语句不再执行,而表示被注释。
(2)如果要进行大段的注释,可以使用三个单引号(’’’)或者双引号(”””)将注释内容包围。单引号和双引号在使用上没有本质的差别。
【例2-1】三个双引号注释段落:
#-*-coding:utf-8-*-
"""
CreatedonSunMar1321:20:062016
@author:yubg
"""
lis=[1,2,3]
foriinlis:#半角状态冒号不能少,下一行注意缩进
i+=1
print(i)
本例不需要上机操作,仅为展示用法。
2.用缩进来表示分层
Python不像C语言那样用{}来表示语句块,而是通过让代码缩进4个空格来表示分层,当然也可以使用Tab键,但不要混合使用Tab键和空格来进行缩进,否则会使程序在跨平台时不能正常工作,官方推荐的做法是使用四个空格。
一般来说,行尾遇到“:”就表示下一行缩进的开始,如例2-1中的“foriinlis”行尾有冒号,下一行的“i+=1”就需要缩进四个空格。
3.语句断行
一般来说,Python中的一条语句占一行,在每条语句的结尾处不需要使用分号(;)。但在Python中也可以使用分号,表示将两条简单语句写在一行。但如果一条语句较长,要分几行来写,可以使用“”来进行换行。分号还有个作用,使用在一行语句的末尾,表示对本行语句的结果不打印输出。一般地,系统能够自动识别换行,如在一对括号中间或三引号之间均可换行。例如下面代码中的第三行较长,若要对其分行,则必须在括号内进行(包括圆括号、方括号和花括号):
frompandasimportDataFrame#导入模块中的函数,后面再讲
frompandasimportSeries
df=DataFrame({'age':Series([26,85,64]),'name':Series(['Ben','Joh','Jef'])})
print(df)
分行后的第二行一般空四个空格,在3.5版本中已经优化,可以不空四个空格,但是在较低的3.x版本中不空四个空格会报错。
frompandasimportDataFrame
frompandasimportSeries
df=DataFrame({'age':Series([26,85,64]),#此语句分成了两行
'name':Series(['Ben','Joh','Jef'])})
print(df)
4.print()的作用
print()会在输出窗口中显示一些文本或结果,便于验证和显示数据。
5.使用转义符
如果需要在一个字符串中嵌入一个引号,该如何操作?
有两种方法:可以在引号前加反斜杠(),或者用不同的引号包围这个引号。
例如:
>>>s1='I'amaboy.'#可以使用转义符
>>>print(s1)
I'amaboy.
>>>s2="I'amaboy."#也可以用不同的引号包围起来,此处用双引号是为了区分单引号
>>>print(s2)
I'amaboy.
>>>
转义符详见本章2.2.5小节的内容。
2.1数据类型
Python总共有6种数据类型,分别是数字型(Numbers)、字符串型(String)、列表型(List)、元组型(Tuple)、集合型(Sets)和字典型(Dictionaries)。
数字型又可划分为整数型(int)、浮点型(float)、布尔型(bool)和复数型(complex)。
在Python中有4种类型的数——整数、长整数、浮点数和复数。
例如,2是一个整数的例子。
长整数不过是大一些的整数。
3.23和52.3E-4是浮点数的例子,E标记表示10的幂。52.3E-4表示52.3×10-4。
(-5+4j)和(2.3-4.6j)表示的是复数。
……
前言
在写作本书的时候,国内大多数参考书还是Python2.7版本,为了给在校大学生开设这门Python课程,我们选择了Python3.x,毕竟Python3.x才是未来。与其让学生们从Python2.7开始学,还不如直接从Python3.x上手,以掌握更加完善的知识。
作者通过近三轮的教学,对Python3.x的基础知识进行了筛选和总结,特编写此书,希望能够给准备使用Python的读者提供一些方便。
本书由浅入深,比较适合那些从未接触过计算机语言的读者。每章配有大量的示例代码,希望读者在使用本书的时候,能够尽可能自己敲代码,少用复制粘贴的方法,这样有利于读者尽快进入“角色”,毕竟“拷贝得来终觉浅”。
本书的前3章是Python的基础知识;第4章是利用Pandas库对数据进行处理、分析以及实现数据可视化;在第5章还列出了Python对文件的读取、存储方法,对网络爬虫、矩阵运算也做了简单的介绍。
作者在编写本书的过程中,得到了Python工程师齐伟的帮助。在开设这门课的时候,齐伟通过视频的形式与我们一起分享了Python开发经验。本书在完稿时,得到了研究生闫青、陈文华、马秀、樊宇凯和卢超在文字校对上的帮助。
最后感谢广大读者选择了本书,预祝您顺利学会Python语言。
编者
作为一个长期与数据打交道的人,我一直深知良好数据处理能力的重要性。《Python数据分析基础》在这方面的讲解,绝对是教科书级别的。书中对于数据清洗的各个方面都有着非常深入和细致的阐述,远超我以往接触过的任何教程。它不仅仅是罗列了dropna()、fillna()这些基础函数,更重要的是,它深入讲解了数据清洗的整体流程和策略。例如,在处理缺失值时,它详细分析了不同类型缺失值的成因,并提出了针对性的填充方法,包括基于统计学的方法(均值、中位数、众数填充),基于模型的方法(如KNN填充),甚至还考虑了时间序列数据的特殊填充方式。对于异常值的检测和处理,书中也提供了多种方法,如基于统计的方法(Z-score、IQR)、基于模型的方法(Isolation Forest)等,并且详细解释了每种方法的优劣和适用场景。此外,书中还涉及了数据类型转换、重复值处理、字符串清洗等诸多细节,让我对“干净”的数据有了更深刻的认识,也明白了为什么数据清洗是整个数据分析过程中最关键的一步。
评分让我非常惊喜的是,这本书不仅仅是停留在Python代码的层面,而是深刻地融入了“数据思维”的培养。在每一次讲解具体的技术点时,作者都会时不时地引导我们思考“为什么”以及“怎么用”。例如,在讲解数据分组聚合时,它会引导我们思考,为什么我们需要对数据进行分组?分组的目的是什么?我们通过分组聚合能够发现什么样的数据洞察?这种不断反思和追问的过程,让我从一个单纯的“代码执行者”逐渐转变为一个能够进行独立思考的数据分析师。书中提供的案例分析,也充分展现了这种数据思维的重要性。它不仅仅是展示了如何去实现某个分析目标,更重要的是,它引导我们去理解分析的逻辑,去挖掘数据背后的含义,去提出有价值的建议。这让我觉得,这本书不仅仅是一本技术书籍,更是一本能够塑造我数据分析思维方式的启蒙读物。
评分这本书的封面设计简洁大气,透着一股扎实的学术气息。当我拿到它的时候,第一感觉就是“这应该是一本值得认真研读的书”。翻开目录,看到“数据获取与清洗”、“数据可视化”、“统计分析基础”等章节,就明白这正是我一直想找的,一本能够系统性地讲解Python在数据分析领域应用的入门教材。我之前也接触过一些零散的Python数据分析教程,但总是感觉不成体系,知识点跳跃性太强。而这本书的编排,从基础概念到实际应用,循序渐进,逻辑清晰,非常适合初学者建立完整的知识框架。我尤其关注的是“数据获取与清洗”这一章节,因为我知道这是数据分析中最耗时也最重要的一环。书中对各种常见数据源的处理方法,如CSV、Excel、数据库的读取,以及缺失值、异常值的处理策略,都讲解得非常细致。它不像一些快餐式的教程,只是简单罗列几个函数,而是深入浅出地解释了这些操作背后的原理和适用场景。例如,在讲解缺失值填充时,它不仅介绍了均值、中位数填充,还探讨了更高级的插值法,并且给出了不同方法的优缺点对比,让我能够根据实际情况做出更明智的选择。这种严谨的态度,让我对后续的学习充满了信心。
评分这本书在讲解数据可视化方面,真的是让我大开眼界。我一直觉得,数据分析的最终目的就是将复杂的数据转化为直观的图表,以便更好地理解和沟通。而《Python数据分析基础》在这方面做得相当出色。它不仅仅是简单地介绍了Matplotlib和Seaborn这两个强大的可视化库,更重要的是,它深入地讲解了如何根据不同的分析目的选择合适的可视化图表类型。比如,在讲解散点图时,它不仅展示了如何绘制,还解释了散点图在展示两个变量之间关系时的优势;在讲解柱状图和条形图时,它区分了它们在表示分类数据时的细微差别,以及何时使用哪种图表更具表现力。让我印象深刻的是,书中还专门辟了一个章节讲解如何制作“美观且富有信息量”的可视化图表,从颜色搭配、标签设置到图例的合理运用,都给出了非常实用的建议。这在我看来,是区别于普通技术书籍的关键点。它不仅仅是教你“怎么做”,更是教你“怎么做得更好”。我尝试着按照书中的方法,用Seaborn绘制了一些复杂的热力图和箱线图,效果远超我之前的想象,能够清晰地展示出数据中的模式和分布情况,让原本枯燥的数据变得生动起来。
评分总的来说,《Python数据分析基础》是一本非常全面且深入的教材。它涵盖了数据分析的各个关键环节,从数据获取、清洗、处理,到统计分析、机器学习模型构建,再到结果的可视化展示,每一个部分都讲解得非常透彻。更难得的是,它将理论知识与实际应用完美结合,通过丰富的案例和实战项目,帮助读者将所学知识转化为解决实际问题的能力。这本书的编写风格也非常适合初学者,语言通俗易懂,循序渐进,让学习过程变得轻松而高效。我特别欣赏书中对数据思维的培养,它不仅仅是教授技术,更是引导读者去理解数据分析的本质和价值。对于任何想要系统学习Python数据分析的读者来说,这本书都绝对是一个不容错过的选择,它将为你打下坚实的基础,并为你未来的数据探索之旅指明方向。
评分这本书最让我惊艳的地方在于,它将机器学习的基本概念与Python的数据分析工具融为一体。我之前接触过一些机器学习的入门资料,但总觉得理论和实践之间存在一道鸿沟。《Python数据分析基础》巧妙地化解了这个问题。它在介绍常用的机器学习算法,如线性回归、逻辑回归、决策树和K-means聚类时,都从数据分析的角度出发,解释了这些算法是如何工作的,以及在什么样的数据分析场景下可以应用它们。书中提供的代码示例也相当清晰,并且使用了Scikit-learn这个非常流行的机器学习库,这让我能够非常方便地将学到的知识应用到实际项目中。我尤其喜欢书中对于模型评估的讲解,它不仅介绍了准确率、召回率等基本指标,还深入探讨了过拟合和欠拟合问题,以及如何通过交叉验证等方法来提升模型的泛化能力。这种深入的讲解,让我对机器学习不再感到神秘,而是能够对其有更深刻的理解,并且能够开始尝试构建自己的预测模型。
评分这本书的语言风格非常亲切,读起来一点都不枯燥。虽然这是一本技术类的教材,但作者在写作时,仿佛就像在和朋友交流一样,用通俗易懂的语言解释复杂的概念。即使遇到一些比较晦涩的统计学或者机器学习理论,作者也能用生动的比喻或者生活化的例子来帮助我们理解。这一点对于初学者来说尤为重要,能够大大降低学习的门槛,避免因为看不懂理论而产生畏难情绪。而且,书中几乎每一个代码示例都配有详细的解释,说明每行代码的作用以及参数的含义,让我能够轻松地理解和复用。我特别喜欢书中在讲解一些高级概念时,会适时地进行“知识点回顾”或者“延伸阅读”的提示,这能够帮助我巩固已学知识,并且为进一步深入学习指明方向。这种细致入微的关怀,让我感觉作者是真的站在读者的角度来编写这本书的,不仅仅是为了完成教学任务,更是希望能够真正帮助读者掌握知识。
评分这本书在讲解过程中,非常注重知识的“点”与“面”的结合。它在介绍一个新概念或新工具时,会先从最基础、最核心的部分讲起,确保读者能够理解其基本原理。但它又不会止步于此,很快就会将这个“点”扩展到更广阔的“面”。例如,在介绍Pandas库时,它不仅仅是讲解DataFrame和Series的基本操作,还会深入讲解其在数据索引、数据合并、数据分组和聚合等方面的强大功能,并且会结合实际场景来演示这些功能的应用。同样,在介绍Matplotlib库时,它也从最简单的绘图开始,逐步引导读者学习如何绘制更复杂的图表,如子图、多轴图,以及如何自定义图表的各种属性,使其更具表现力。这种“由点及面”的学习方式,让我能够循序渐进地掌握知识,并且能够将零散的知识点串联起来,形成一个完整的知识体系。读完这本书,我感觉自己不再是零散地掌握一些Python数据分析的零碎知识,而是能够清晰地理解整个数据分析的流程和方法论。
评分在我看来,一本优秀的教材,不仅要有扎实的理论知识,更要有贴近实际应用的项目实战。《Python数据分析基础》在这方面做得非常出色。书中穿插的多个综合性案例,让我有机会将之前学到的各种知识融会贯通。从数据清洗、探索性数据分析,到特征工程、模型构建,再到结果的可视化展示,每一个案例都带领我一步步完成了一个完整的数据分析流程。这让我真正体会到了数据分析的魅力,也让我明白了在实际工作中,这些技术是如何协同工作的。例如,书中有一个关于客户流失预测的案例,让我学习如何从大量的客户数据中提取有用的特征,如何选择合适的模型来预测客户流失的可能性,以及如何通过分析预测结果来制定相应的营销策略。这种“从零到一”的项目经验,对于我这样刚刚入门的学生来说,是无价的。它让我不再害怕面对复杂的数据集,而是能够更有条理地开展分析工作。
评分作为一名即将步入数据分析领域的学生,我一直渴望找到一本能够真正夯实理论基础的书籍。《Python数据分析基础》在这方面做得非常到位。它在介绍统计分析方法时,并没有像一些技术书籍那样直接跳到代码实现,而是花了很多篇幅来讲解背后的统计学原理。例如,在讲解假设检验时,它不仅介绍了P值、置信区间的概念,还详细解释了T检验、卡方检验等常见统计方法的适用条件和解释方式。这种理论与实践相结合的方式,让我能够真正理解为什么需要进行这些分析,以及如何正确地解读分析结果。我特别欣赏书中对“数据驱动决策”的强调,它不仅仅是在重复介绍工具的使用,而是在引导读者思考如何利用数据来解决实际问题。书中举的案例也很有代表性,涵盖了商业、金融、科学研究等多个领域,让我能够看到Python数据分析在实际工作中的广泛应用前景。读完相关章节,我感觉自己对统计学的理解又上了一个台阶,不再是停留在“知道有这么回事”的层面,而是能够更自信地运用这些方法来分析数据。
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