将pandas数据帧转换为numpy数组，保留索引-Java 学习之路

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我有兴趣知道如何将pandas数据帧转换为numpy数组，包括索引，并设置dtypes .

数据帧：

import numpy as np
import pandas as pd

index = [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7]
a = [np.nan, np.nan, np.nan, 0.1, 0.1, 0.1, 0.1]
b = [0.2, np.nan, 0.2, 0.2, 0.2, np.nan, np.nan]
c = [np.nan, 0.5, 0.5, np.nan, 0.5, 0.5, np.nan]
df = pd.DataFrame({'A': a, 'B': b, 'C': c}, index=index)
df = df.rename_axis('ID')

给

label   A    B    C
ID                                 
1   NaN  0.2  NaN
2   NaN  NaN  0.5
3   NaN  0.2  0.5
4   0.1  0.2  NaN
5   0.1  0.2  0.5
6   0.1  NaN  0.5
7   0.1  NaN  NaN

将df转换为数组返回：

array([[ nan,  0.2,  nan],
       [ nan,  nan,  0.5],
       [ nan,  0.2,  0.5],
       [ 0.1,  0.2,  nan],
       [ 0.1,  0.2,  0.5],
       [ 0.1,  nan,  0.5],
       [ 0.1,  nan,  nan]])

但是，我想：

array([[ 1, nan,  0.2,  nan],
       [ 2, nan,  nan,  0.5],
       [ 3, nan,  0.2,  0.5],
       [ 4, 0.1,  0.2,  nan],
       [ 5, 0.1,  0.2,  0.5],
       [ 6, 0.1,  nan,  0.5],
       [ 7, 0.1,  nan,  nan]],
     dtype=[('ID', '<i4'), ('A', '<f8'), ('B', '<f8'), ('B', '<f8')])

（或类似的）

有关如何实现这一目标的任何建议？（我不知道此时我是否需要1D或2D阵列 . ）我已经看到了一些涉及这个的帖子，但没有专门处理dataframe.index .

我正在使用to_csv编写数据帧磁盘（并将其读回来创建数组）作为一种解决方法，但我更喜欢比我的新熊猫kludging更有说服力的东西 .

11 回答

要将pandas数据帧（df）转换为numpy ndarray，请使用以下代码：

df = df.values

df现在成为numpy ndarray：

array([[nan, 0.2, nan],
       [nan, nan, 0.5],
       [nan, 0.2, 0.5],
       [0.1, 0.2, nan],
       [0.1, 0.2, 0.5],
       [0.1, nan, 0.5],
       [0.1, nan, nan]])

回复于 2024-04-26T19:21:39+08:00

熊猫有内置的东西......

numpy_matrix = df.as_matrix()

给

array([[nan, 0.2, nan],
       [nan, nan, 0.5],
       [nan, 0.2, 0.5],
       [0.1, 0.2, nan],
       [0.1, 0.2, 0.5],
       [0.1, nan, 0.5],
       [0.1, nan, nan]])

回复于 2024-04-26T19:21:39+08:00

我只是链接DataFrame.reset_index()和DataFrame.values函数来获取数据帧的Numpy表示，包括索引：

In [8]: df
Out[8]: 
          A         B         C
0 -0.982726  0.150726  0.691625
1  0.617297 -0.471879  0.505547
2  0.417123 -1.356803 -1.013499
3 -0.166363 -0.957758  1.178659
4 -0.164103  0.074516 -0.674325
5 -0.340169 -0.293698  1.231791
6 -1.062825  0.556273  1.508058
7  0.959610  0.247539  0.091333

[8 rows x 3 columns]

In [9]: df.reset_index().values
Out[9]:
array([[ 0.        , -0.98272574,  0.150726  ,  0.69162512],
       [ 1.        ,  0.61729734, -0.47187926,  0.50554728],
       [ 2.        ,  0.4171228 , -1.35680324, -1.01349922],
       [ 3.        , -0.16636303, -0.95775849,  1.17865945],
       [ 4.        , -0.16410334,  0.0745164 , -0.67432474],
       [ 5.        , -0.34016865, -0.29369841,  1.23179064],
       [ 6.        , -1.06282542,  0.55627285,  1.50805754],
       [ 7.        ,  0.95961001,  0.24753911,  0.09133339]])

要获得dtypes，我们需要使用view将此ndarray转换为结构化数组：

In [10]: df.reset_index().values.ravel().view(dtype=[('index', int), ('A', float), ('B', float), ('C', float)])
Out[10]:
array([( 0, -0.98272574,  0.150726  ,  0.69162512),
       ( 1,  0.61729734, -0.47187926,  0.50554728),
       ( 2,  0.4171228 , -1.35680324, -1.01349922),
       ( 3, -0.16636303, -0.95775849,  1.17865945),
       ( 4, -0.16410334,  0.0745164 , -0.67432474),
       ( 5, -0.34016865, -0.29369841,  1.23179064),
       ( 6, -1.06282542,  0.55627285,  1.50805754),
       ( 7,  0.95961001,  0.24753911,  0.09133339),
       dtype=[('index', '<i8'), ('A', '<f8'), ('B', '<f8'), ('C', '<f8')])

回复于 2024-04-26T19:21:39+08:00

从dataframe导出到arcgis表时遇到了类似的问题，偶然发现了usgs（https://my.usgs.gov/confluence/display/cdi/pandas.DataFrame+to+ArcGIS+Table）的解决方案 . 简而言之，您的问题有类似的解决方案：

df
Out[109]: 
      A    B    C
ID               
1   NaN  0.2  NaN
2   NaN  NaN  0.5
3   NaN  0.2  0.5
4   0.1  0.2  NaN
5   0.1  0.2  0.5
6   0.1  NaN  0.5
7   0.1  NaN  NaN

np_data = np.array(np.rec.fromrecords(df.values))
np_names = df.dtypes.index.tolist()
np_data.dtype.names = tuple([name.encode('UTF8') for name in np_names])

np_data
Out[113]: 
array([( nan,  0.2,  nan), ( nan,  nan,  0.5), ( nan,  0.2,  0.5),
       ( 0.1,  0.2,  nan), ( 0.1,  0.2,  0.5), ( 0.1,  nan,  0.5),
       ( 0.1,  nan,  nan)], 
      dtype=(numpy.record, [('A', '<f8'), ('B', '<f8'), ('C', '<f8')]))

回复于 2024-04-26T19:21:39+08:00

您可以使用 to_records 方法，但如果它们不是您想要的，那么必须使用dtypes . 在我的例子中，从字符串复制DF后，索引类型是字符串（由pandas中的 object dtype表示）：

In [102]: df
Out[102]: 
label    A    B    C
ID                  
1      NaN  0.2  NaN
2      NaN  NaN  0.5
3      NaN  0.2  0.5
4      0.1  0.2  NaN
5      0.1  0.2  0.5
6      0.1  NaN  0.5
7      0.1  NaN  NaN

In [103]: df.index.dtype
Out[103]: dtype('object')
In [104]: df.to_records()
Out[104]: 
rec.array([(1, nan, 0.2, nan), (2, nan, nan, 0.5), (3, nan, 0.2, 0.5),
       (4, 0.1, 0.2, nan), (5, 0.1, 0.2, 0.5), (6, 0.1, nan, 0.5),
       (7, 0.1, nan, nan)], 
      dtype=[('index', '|O8'), ('A', '<f8'), ('B', '<f8'), ('C', '<f8')])
In [106]: df.to_records().dtype
Out[106]: dtype([('index', '|O8'), ('A', '<f8'), ('B', '<f8'), ('C', '<f8')])

转换recarray dtype对我来说不起作用，但是已经可以在Pandas中执行此操作：

In [109]: df.index = df.index.astype('i8')
In [111]: df.to_records().view([('ID', '<i8'), ('A', '<f8'), ('B', '<f8'), ('C', '<f8')])
Out[111]:
rec.array([(1, nan, 0.2, nan), (2, nan, nan, 0.5), (3, nan, 0.2, 0.5),
       (4, 0.1, 0.2, nan), (5, 0.1, 0.2, 0.5), (6, 0.1, nan, 0.5),
       (7, 0.1, nan, nan)], 
      dtype=[('ID', '<i8'), ('A', '<f8'), ('B', '<f8'), ('C', '<f8')])

请注意，Pandas没有在导出的记录数组中正确设置索引的名称（到 ID ）（一个错误？），所以我们从类型转换中获益也是为了纠正它 .

目前，Pandas只有8字节的整数， i8 和浮点数， f8 （见这个issue） .

回复于 2024-04-26T19:21:39+08:00

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好像 df.to_records() 会对你有用 . 您正在寻找的确切功能was requested和 to_records 作为替代方案 .

我在本地使用你的例子尝试了这个，并且该调用产生的东西与你正在寻找的输出非常相似：
```
rec.array([(1, nan, 0.2, nan), (2, nan, nan, 0.5), (3, nan, 0.2, 0.5),
       (4, 0.1, 0.2, nan), (5, 0.1, 0.2, 0.5), (6, 0.1, nan, 0.5),
       (7, 0.1, nan, nan)],
      dtype=[(u'ID', '<i8'), (u'A', '<f8'), (u'B', '<f8'), (u'C', '<f8')])
```
请注意，这是 recarray 而不是 array . 您可以通过将其构造函数调用为 np.array(df.to_records()) 将结果移动到常规numpy数组中 .
回复于 2024-04-26T19:21:39+08:00

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这是我从pandas DataFrame制作结构数组的方法 .

创建数据框

import pandas as pd
import numpy as np
import six

NaN = float('nan')
ID = [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7]
A = [NaN, NaN, NaN, 0.1, 0.1, 0.1, 0.1]
B = [0.2, NaN, 0.2, 0.2, 0.2, NaN, NaN]
C = [NaN, 0.5, 0.5, NaN, 0.5, 0.5, NaN]
columns = {'A':A, 'B':B, 'C':C}
df = pd.DataFrame(columns, index=ID)
df.index.name = 'ID'
print(df)

      A    B    C
ID               
1   NaN  0.2  NaN
2   NaN  NaN  0.5
3   NaN  0.2  0.5
4   0.1  0.2  NaN
5   0.1  0.2  0.5
6   0.1  NaN  0.5
7   0.1  NaN  NaN

定义函数以从pandas DataFrame创建numpy结构数组（不是记录数组） .

def df_to_sarray(df):
    """
    Convert a pandas DataFrame object to a numpy structured array.
    This is functionally equivalent to but more efficient than
    np.array(df.to_array())

    :param df: the data frame to convert
    :return: a numpy structured array representation of df
    """

    v = df.values
    cols = df.columns

    if six.PY2:  # python 2 needs .encode() but 3 does not
        types = [(cols[i].encode(), df[k].dtype.type) for (i, k) in enumerate(cols)]
    else:
        types = [(cols[i], df[k].dtype.type) for (i, k) in enumerate(cols)]
    dtype = np.dtype(types)
    z = np.zeros(v.shape[0], dtype)
    for (i, k) in enumerate(z.dtype.names):
        z[k] = v[:, i]
    return z

使用 reset_index 创建一个新数据框，其中包含索引作为其数据的一部分 . 将该数据帧转换为结构数组 .

sa = df_to_sarray(df.reset_index())
sa

array([(1L, nan, 0.2, nan), (2L, nan, nan, 0.5), (3L, nan, 0.2, 0.5),
       (4L, 0.1, 0.2, nan), (5L, 0.1, 0.2, 0.5), (6L, 0.1, nan, 0.5),
       (7L, 0.1, nan, nan)], 
      dtype=[('ID', '<i8'), ('A', '<f8'), ('B', '<f8'), ('C', '<f8')])

编辑：更新了df_to_sarray以避免错误调用.encode（）与python 3.感谢Joseph Garvin和halcyon的评论和解决方案 .

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将数据帧转换为Numpy数组表示的两种方法 .
- mah_np_array = df.as_matrix(columns=None)
- mah_np_array = df.values
Doc：https://pandas.pydata.org/pandas-docs/stable/generated/pandas.DataFrame.as_matrix.html
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继meteore的回答之后，我找到了代码

df.index = df.index.astype('i8')

不适合我 . 所以我把我的代码放在这里是为了方便其他人坚持这个问题 .

city_cluster_df = pd.read_csv(text_filepath, encoding='utf-8')
# the field 'city_en' is a string, when converted to Numpy array, it will be an object
city_cluster_arr = city_cluster_df[['city_en','lat','lon','cluster','cluster_filtered']].to_records()
descr=city_cluster_arr.dtype.descr
# change the field 'city_en' to string type (the index for 'city_en' here is 1 because before the field is the row index of dataframe)
descr[1]=(descr[1][0], "S20")
newArr=city_cluster_arr.astype(np.dtype(descr))

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示例DataFrame的简单方法：df

df =
         gbm       nnet        reg
0  12.097439  12.047437  12.100953
1  12.109811  12.070209  12.095288
2  11.720734  11.622139  11.740523
3  11.824557  11.926414  11.926527
4  11.800868  11.727730  11.729737
5  12.490984  12.502440  12.530894

使用：

np.array(df.to_records().view(type=np.matrix))

得到：

array([[(0, 12.097439  , 12.047437, 12.10095324),
        (1, 12.10981081, 12.070209, 12.09528824),
        (2, 11.72073428, 11.622139, 11.74052253),
        (3, 11.82455653, 11.926414, 11.92652727),
        (4, 11.80086775, 11.72773 , 11.72973699),
        (5, 12.49098389, 12.50244 , 12.53089367)]],
dtype=(numpy.record, [('index', '<i8'), ('gbm', '<f8'), ('nnet', '<f4'),
       ('reg', '<f8')]))

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2
感谢Phil的回答，这很棒 .

回复

对我不起作用，错误：TypeError：数据类型不明白 - Joseph Garvin 2月13日17:55

我使用python 3，并得到相同的错误 . 然后我删除.encode（），然后表达式如下 .
```
types = [(cols[i], df[k].dtype.type) for (i, k) in enumerate(cols)]
```
然后它工作 .
回复于 2024-04-26T19:21:39+08:00

将pandas数据帧转换为numpy数组，保留索引

11 回答

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