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python - 如何在 pandas 数据框中对时间进行分类

coder 2023-08-26 原文

我正在尝试使用 pandas 数据帧分析几周内测量“X”的平均每日波动,但时间戳/日期时间等被证明特别难以处理。花了好几个小时试图解决这个问题后,我的代码变得越来越困惑,我认为我离解决方案还差得很远,希望这里有人能指导我朝着正确的方向前进。

我在不同的时间和不同的日子测量了 X,将每天的结果保存到具有以下形式的数据框中:

    Timestamp(datetime64)         X 

0    2015-10-05 00:01:38          1
1    2015-10-05 06:03:39          4 
2    2015-10-05 13:42:39          3
3    2015-10-05 22:15:39          2

由于进行测量的时间每天都在变化,我决定使用分箱来组织数据,然后计算出每个分箱的平均值和 STD,然后我可以绘制这些数据。我的想法是创建一个带有 bin 的最终数据框和 X 的平均值用于测量,“观察”列只是为了帮助理解:

        Time Bin       Observations     <X>  

0     00:00-05:59      [ 1 , ...]       2.3
1     06:00-11:59      [ 4 , ...]       4.6
2     12:00-17:59      [ 3 , ...]       8.5
3     18:00-23:59      [ 2 , ...]       3.1

但是我遇到了时间、日期时间、datetime64、timedelta 和使用 pd.cutpd.groupby 分箱之间不兼容的困难,基本上我觉得我我在黑暗中摸索,不知道解决这个问题的“正确”方法。我能想到的唯一解决方案是逐行遍历数据框,但我真的很想避免这样做。

最佳答案

  • 装箱 pandas.DataFrame 的正确方法是使用 pandas.cut
  • 验证日期列是否为 datetime 格式 pandas.to_datetime .
  • 使用.dt.hour提取小时,用于 .cut 方法。
  • python 3.8.11pandas 1.3.1 中测试

如何bin数据

import pandas as pd
import numpy as np  # for test data
import random  # for test data

# setup a sample dataframe; creates 1.5 months of hourly observations
np.random.seed(365)
random.seed(365)
data = {'date': pd.bdate_range('2020-09-21', freq='h', periods=1100).tolist(),
        'x': np.random.randint(10, size=(1100))}
df = pd.DataFrame(data)

# the date column of the sample data is already in a datetime format
# if the date column is not a datetime, then uncomment the following line
# df.date= pd.to_datetime(df.date)

# define the bins
bins = [0, 6, 12, 18, 24]

# add custom labels if desired
labels = ['00:00-05:59', '06:00-11:59', '12:00-17:59', '18:00-23:59']

# add the bins to the dataframe
df['Time Bin'] = pd.cut(df.date.dt.hour, bins, labels=labels, right=False)

# display(df.head())
                  date  x     Time Bin
0  2020-09-21 00:00:00  2  00:00-05:59
1  2020-09-21 01:00:00  4  00:00-05:59
2  2020-09-21 02:00:00  1  00:00-05:59
3  2020-09-21 03:00:00  5  00:00-05:59
4  2020-09-21 04:00:00  2  00:00-05:59

# display(df.tail())
                    date  x     Time Bin
1095 2020-11-05 15:00:00  2  12:00-17:59
1096 2020-11-05 16:00:00  3  12:00-17:59
1097 2020-11-05 17:00:00  1  12:00-17:59
1098 2020-11-05 18:00:00  2  18:00-23:59
1099 2020-11-05 19:00:00  2  18:00-23:59

Groupby 'Time Bin'

# groupby Time Bin and aggregate a list for the observations, and mean
dfg = df.groupby('Time Bin', as_index=False)['x'].agg([list, 'mean'])

# change the column names, if desired
dfg.columns = ['X Observations', 'X mean']

# display(dfg)
                      X Observations    X mean
Time Bin                                 
00:00-05:59  [2, 4, 1, 5, 2, 2, ...]  4.416667
06:00-11:59  [9, 8, 4, 0, 3, 3, ...]  4.760870
12:00-17:59  [7, 7, 7, 0, 8, 4, ...]  4.384058
18:00-23:59  [3, 2, 6, 2, 6, 8, ...]  4.459559

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