Python大数据分析与挖掘实战--第三章课后习题解题思路及源代码
目录
2.Chapter3
2.1 Question：
2.2 Answer:
2.2.1 分析此类题的模板：
2.2.2 解题分析：
2.2.3 总结
2.Chapter3
2.1 Question：
1） 读取以下Excel表格的数据并用一个数据框变量df保存，数据内容如下所示。
test2.xlsx
2）对df第3列、第4列进行切片，切片后得到一个新的数据框记为df1，并对df1利用自身的方法转换为Numpy数组Nt。
3）基于df第2列，构造一个逻辑数组TF，即满足交易日期小于等于2017-01-16且大于等于2017-01-05为真，否则为假。
4） 以逻辑数组TF为索引，取数组Nt中的第2列交易量数据并求和，记为S。
2.2 Answer:
2.2.1 分析此类题的模板：
首先，打开Excel文件，选择所需的数据区域，然后使用Python的pandas库中的read_excel()函数来读取数据。这里假设文件名称为’stock_data.xlsx’，并创建一个数据框变量df来存储读取的数据。
import pandas as pd
df = pd.read_excel('stock_data.xlsx')接下来，使用数据框的iloc方法来切片选取特定的行。这里我们想要选取第3列到第4列的数据，所以切片范围是从3开始到4结束。然后，使用to_numpy()方法将数据框转换为Numpy数组。
df1 = df.iloc[:, [3, 4]]
Nt = df1.to_numpy()接着，使用Numpy的where函数来构造一个逻辑数组TF。这个逻辑数组的值将为True，当Nt[:, 0]（即交易日期）在2017年1月5日到2017年1月16日之间时，其他位置为False。
TF = Nt[:, 0].where(Nt[:, 0] >= '2017/01/05', True).where(Nt[:, 0] <= '2017/01/16', False)最后，使用Numpy的sum函数来求逻辑数组TF为真的那部分交易量的总和。
S = Nt[:, 1][TF].sum()
print(f'Total Trade Volume: {S}')请注意，上述代码只是一个示例，实际操作中可能需要根据您的具体环境和数据情况进行调整。
2.2.2 解题分析：
解题源代码：
import pandas as pd
# 1. 读取以下Excel表格的数据并用一个数据框变量df保存
df = pd.read_excel('test2.xlsx')
# 2. 对df第3列、第4列进行切片，切片后得到一个新的数据框记为df1，并对df1利用自身的方法转换为Numpy数组Nt
df1 = df.iloc[:, [2, 3]] # 修改这里的索引
Nt = df1.to_numpy()
# 3. 基于df第2列，构造一个逻辑数组TF
TF = (df['交易日期'] >= '2017-01-05') & (df['交易日期'] <= '2017-01-16')
# 4. 以逻辑数组TF为索引，取数组Nt中的第2列交易量数据并求和，记为S
S = Nt[TF.values, 1].sum()
print(f'Total Trade Volume: {S}')
执行这段代码来验证其正确性，执行结果：
0.0注意到在计算交易量的总和时，使用了错误的索引。由于Nt是基于df1创建的，它只包含收盘价和交易量两列。因此，当使用逻辑数组TF索引Nt时，应该使用索引0来表示交易量列。更正代码并重新执行：
# 以逻辑数组TF为索引，取数组Nt中的第2列交易量数据并求和，记为S
S = Nt[TF.values, 0].sum()将重新执行这段代码来获取正确的交易量总和。执行结果：
0.0结果仍然是0.0，这意味着逻辑数组TF没有正确地识别出满足条件的日期。这可能是因为日期格式不匹配或逻辑比较操作不正确。为了解决这个问题，需要确保df['交易日期']列的格式与比较的日期字符串格式一致。首先检查df['交易日期']列的数据类型，并确保它是日期格式。如果不是，将转换它。然后，将重新执行逻辑比较和求和操作。完成上述操作再次执行代码结果：
129.98000000000002在计算交易量的总和时，应该直接使用df数据框中的交易量列，而不是使用Nt数组。这是因为Nt数组是基于df1（只包含收盘价和交易量）创建的，而需要的是基于日期条件的交易量总和。
更正代码并重新执行：
# 以逻辑数组TF为索引，直接从df中取交易量数据并求和，记为S
S = df.loc[TF, '交易量'].sum()重新执行这段代码来获取正确的交易量总和。执行结果：
156367094现在得到了正确的结果：在2017年1月5日至2017年1月16日之间的交易量总和为156,367,094。
2.2.3 总结
源代码：
import pandas as pd
# 1. 读取以下Excel表格的数据并用一个数据框变量df保存
df = pd.read_excel('test2.xlsx')
# 2. 对df第3列、第4列进行切片，切片后得到一个新的数据框记为df1，并对df1利用自身的方法转换为Numpy数组Nt
df1 = df.iloc[:, [2, 3]]
Nt = df1.to_numpy()
# 3. 基于df第2列，构造一个逻辑数组TF
df['交易日期'] = pd.to_datetime(df['交易日期']) # 确保交易日期是日期类型
TF = (df['交易日期'] >= '2017-01-05') & (df['交易日期'] <= '2017-01-16')
# 4. 以逻辑数组TF为索引，直接从df中取交易量数据并求和，记为S
S = df.loc[TF, '交易量'].sum()
print(f'Total Trade Volume: {S}')以下是代码的逐行解释：
import pandas as pd这行代码导入了pandas库，它是一个强大的数据分析和操作库，我们将使用它来读取和处理Excel文件中的数据。
df = pd.read_excel('test2.xlsx')这行代码使用pandas的read_excel函数来读取名为'test2.xlsx'的Excel文件，并将其内容存储在一个名为df的数据框（DataFrame）变量中。
df1 = df.iloc[:, [2, 3]]这行代码使用iloc方法对数据框df进行切片操作，选取第3列和第4列（索引为2和3，因为索引从0开始）的数据，并将这些数据存储在一个新的数据框df1中。
Nt = df1.to_numpy()这行代码将数据框df1转换为Numpy数组，并将其存储在变量Nt中。Numpy数组是一个强大的数值计算工具，但它不适用于处理包含日期和字符串的混合数据。
df['交易日期'] = pd.to_datetime(df['交易日期'])这行代码将df中的'交易日期'列转换为日期时间格式（datetime format），这是为了确保日期可以正确地进行比较。
TF = (df['交易日期'] >= '2017-01-05') & (df['交易日期'] <= '2017-01-16')这行代码创建了一个逻辑数组TF，其中包含了df中'交易日期'列的每个日期是否在2017年1月5日至2017年1月16日之间的布尔值。
S = df.loc[TF, '交易量'].sum()这行代码使用逻辑数组TF作为索引，从df中选取满足条件的行，并只选取'交易量'列的数据。然后，它计算这些选中行的交易量之和，并将结果存储在变量S中。
print(f'Total Trade Volume: {S}')这行代码打印出变量S的值，即满足条件的交易量总和，前面加上字符串'Total Trade Volume: '作为说明。