Pandas 与 NumPy:数据分析中的黄金搭档

在数据分析和科学计算的世界里,NumPypandas 是两个最常用的 Python 库。很多初学者会有疑问:这两个库到底有什么区别?什么时候该用 NumPy,什么时候该用 pandas?本文就带你深入了解它们的定位与联系。


一、NumPy:数值计算的基石

1. 什么是 NumPy?

NumPy(Numerical Python)是 Python 科学计算的核心库,它提供了一个高效的 多维数组对象 ndarray,并在其上构建了大量数学运算函数。

一句话总结:

NumPy = 高性能数组 + 科学计算工具箱

2. NumPy 的特点

  • 高性能:基于 C 实现,运算速度远超 Python 原生的 list
  • 向量化计算:摆脱 for 循环,一行代码即可批量运算
  • 矩阵与线性代数:天然支持矩阵、张量、傅里叶变换等

3. NumPy 小例子

php 复制代码
import numpy as np

# 一维数组
arr = np.array([1, 2, 3, 4, 5])

# 向量化计算
print(arr * 2)     # [ 2  4  6  8 10]
print(arr + 10)    # [11 12 13 14 15]

# 矩阵
mat = np.array([[1, 2, 3],
                [4, 5, 6]])
print(mat.T)       # 转置

NumPy 更适合处理 纯数值型数据,比如矩阵运算、统计学建模、图像处理等场景。


二、pandas:数据分析的利器

1. 什么是 pandas?

pandas 是在 NumPy 基础上开发的,提供了更高级的数据结构:

  • Series(一维,类似字典 + 数组)
  • DataFrame(二维,类似 Excel 表格或 SQL 表)

一句话总结:

pandas = 带标签的表格数据处理工具

2. pandas 的特点

  • 行列索引:像操作 Excel 一样处理数据
  • 数据清洗:轻松处理缺失值、重复值、数据类型转换
  • 数据分析:分组统计、透视表、聚合计算
  • 数据导入导出:支持 CSV、Excel、SQL、JSON 等格式

3. pandas 小例子

bash 复制代码
import pandas as pd

data = {
    'name': ['Alice', 'Bob', 'Charlie'],
    'age': [25, 30, 35],
    'city': ['Beijing', 'Shanghai', 'Shenzhen']
}

df = pd.DataFrame(data)

# 筛选
print(df[df['age'] > 28])

# 分组聚合
print(df.groupby('city')['age'].mean())

# 导出
df.to_csv('result.csv', index=False)

pandas 更适合处理 带标签的表格数据,尤其是来自 CSV、Excel 或数据库的数据。


三、NumPy vs pandas:如何选择?

特点 NumPy 🧮 pandas 🐼
数据结构 ndarray(多维数组) Series / DataFrame(带索引的表格)
适用数据类型 数值型为主 混合型(数值、字符串、日期等)
功能定位 高效数学计算 数据清洗与分析
典型场景 矩阵运算、线性代数、图像处理 表格型数据、CSV/Excel/SQL 分析
底层关系 基础库 构建于 NumPy 之上

简单来说:

  • NumPy 是基础 → 专注数值计算
  • pandas 是升级版 → 在 NumPy 的数组上,加上了行列索引和更多数据分析功能

四、为什么说它们是黄金搭档?

在真实项目中,你会经常这样用:

  1. 用 pandas 读取 CSV/Excel 数据到 DataFrame
  2. 用 pandas 进行缺失值处理、筛选、分组等
  3. 把其中的数值型数据转成 NumPy 数组
  4. 用 NumPy 进行数值计算或喂给机器学习模型

一个小例子:

python 复制代码
import pandas as pd
import numpy as np

# 读取数据
df = pd.read_csv('students.csv')

# 筛选成绩列,并转成 NumPy
scores = df['score'].to_numpy()

# 计算平均分
print("平均分:", np.mean(scores))

五、总结

  • NumPy:适合做底层的数值运算,矩阵/数组计算的效率神器
  • pandas:适合做上层的数据分析,处理表格数据的万能工具
  • 联系:pandas 底层就是用 NumPy 数组存数据,两者互补

所以,当你在项目里处理数据时:

  • 如果你的数据是 纯数值型矩阵 → 直接用 NumPy
  • 如果你的数据是 表格型、带标签的混合数据 → 选择 pandas

它们就像是数据科学中的两把瑞士军刀,一个打底,一个收尾,合在一起无敌。

相关推荐
zl21878654484 小时前
Playwright同步、异步、并行、串行执行效率比较
开发语言·python·测试工具
larance4 小时前
asyncio数据流
python
Tony Bai5 小时前
【Go开发者的数据库设计之道】05 落地篇:Go 语言四种数据访问方案深度对比
开发语言·数据库·后端·golang
eqwaak05 小时前
Flask实战指南:从基础到高阶的完整开发流程
开发语言·后端·python·学习·flask
笨蛋不要掉眼泪6 小时前
SpringBoot项目Excel成绩录入功能详解:从文件上传到数据入库的全流程解析
java·vue.js·spring boot·后端·spring·excel
闲人编程7 小时前
深入理解Python的`if __name__ == ‘__main__‘`:它到底做了什么?
服务器·数据库·python·main·name·魔法语句
追逐时光者8 小时前
一款专门为 WPF 打造的开源 Office 风格用户界面控件库
后端·.net
毕设源码-郭学长8 小时前
【开题答辩全过程】以 Python基于大数据的四川旅游景点数据分析与可视化为例,包含答辩的问题和答案
大数据·python·数据分析
Lin_Aries_04219 小时前
容器化 Flask 应用程序
linux·后端·python·docker·容器·flask