1、数据清理（Data Cleaning）
数据清理（Data Cleaning） 是数据分析中最关键的步骤之一，它指的是识别并修复数据集中存在的“错误数据”或“不一致数据”，以提高数据质量，确保分析结果的准确性。
常见的数据错误类型，如下表，
| 错误类型 | 描述说明 |
|---|---|
| 空单元格 | 某些值缺失（NaN） |
| 数据格式错误 | 如日期、数字、字符串类型不一致 |
| 数据内容错误 | 如性别列出现拼写错误（如 "Malee"） |
| 重复数据 | 多行数据完全重复，影响统计分析 |
数据清理是指修复数据集中的错误信息，包括处理空单元格、格式错误、错误数据和重复项等问题。通过数据清理，可以提高数据的准确性和一致性，是数据分析和建模前的重要准备工作。
2、示例数据集
示例数据集：
Duration Date Number Count Calories
0 60 '2020/12/01' 110 130 409.1
1 60 '2020/12/02' 117 145 479.0
2 60 '2020/12/03' 103 135 340.0
3 45 '2020/12/04' 109 175 282.4
4 45 '2020/12/05' 117 148 406.0
5 60 '2020/12/06' 102 127 300.0
6 60 '2020/12/07' 110 136 374.0
7 450 '2020/12/08' 104 134 253.3
8 30 '2020/12/09' 109 133 195.1
9 60 '2020/12/10' 98 124 269.0
10 60 '2020/12/11' 103 147 329.3
11 60 '2020/12/12' 100 120 250.7
12 60 '2020/12/12' 100 120 250.7
13 60 '2020/12/13' 106 128 345.3
14 60 '2020/12/14' 104 132 379.3
15 60 '2020/12/15' 98 123 275.0
16 60 '2020/12/16' 98 120 215.2
17 60 '2020/12/17' 100 120 300.0
18 45 '2020/12/18' 90 112 NaN
19 60 '2020/12/19' 103 123 323.0
20 45 '2020/12/20' 97 125 243.0
21 60 '2020/12/21' 108 131 364.2
22 45 NaN 100 119 282.0
23 60 '2020/12/23' 130 101 300.0
24 45 '2020/12/24' 105 132 246.0
25 60 '2020/12/25' 102 126 334.5
26 60 '2020/12/26' 100 120 250.0
27 60 '2020/12/27' 92 118 241.0
28 60 '2020/12/28' 103 132 NaN
29 60 '2020/12/29' 100 132 280.0
30 60 '2020/12/30' 102 129 380.3
31 60 '2020/12/31' 92 115 243.0数据集包含一些空单元格 (22行中"Date"列, 及18和28行中"Calories"列)。
数据集包含错误的格式 (26行中"Date"列)。
数据集包含错误的数据 (7行中"Duration"列)。
数据集包含重复数据 ( 11和12行)。
3、Pandas 清洗空值
如要删除包含空字段的行，可以使用 dropna() 。还可以使用 fillna() 方法来替换一些空字段
import pandas as pd
import numpy as np
data = {
'Duration': [60, 60, 60, 45, 45, 60, 60, 450, 30,
60],
'Date': ['2020/12/01', '2020/12/02', '2020/12/03',
'2020/12/04', '2020/12/05',
'2020/12/06', '2020/12/07', '2020/12/08',
'2020/12/09', np.nan],
'Number': [110, 117, 103, 109, 117, 102, 110, 104,
109, 130],
'Count': [130, 145, 135, 175, 148, 127, 136, 134,
133, 101],
'Calories': [409.1, 479.0, 340.0, 282.4, 406.0,
300.0, 374.0, 253.3, 195.1, np.nan]
}
df = pd.DataFrame(data)
# 检查缺失值，返回布尔型DataFrame
print(df.isnull())
# 每列缺失值数量
print(df.isnull().sum())
# 删除含缺失值的行
print(df.dropna())
# 用 0 填充所有缺失值
print(df.fillna(0))
# 用均值填充某列缺失值
print(df['Calories'].fillna(df['Calories'].mean())) 参考文档：
Python pandas.DataFrame.dropna函数方法的使用
Python pandas.DataFrame.fillna函数方法的使用
1）删除包含空数据的行
import pandas as pd
df = pd.read_csv('data.csv')
# 默认情况下，dropna() 方法返回一个新的 DataFrame，不会修改源数据。
# 如需要修改源数据，则需要使用df.dropna(inplace = True)
new_df = df.dropna()
print(new_df.to_string())
输出结果：
Duration Date Number Count Calories
0 60 '2020/12/01' 110 130 409.1
1 60 '2020/12/02' 117 145 479.0
2 60 '2020/12/03' 103 135 340.0
3 45 '2020/12/04' 109 175 282.4
4 45 '2020/12/05' 117 148 406.0
5 60 '2020/12/06' 102 127 300.0
6 60 '2020/12/07' 110 136 374.0
7 450 '2020/12/08' 104 134 253.3
8 30 '2020/12/09' 109 133 195.1
9 60 '2020/12/10' 98 124 269.0
10 60 '2020/12/11' 103 147 329.3
11 60 '2020/12/12' 100 120 250.7
12 60 '2020/12/12' 100 120 250.7
13 60 '2020/12/13' 106 128 345.3
14 60 '2020/12/14' 104 132 379.3
15 60 '2020/12/15' 98 123 275.0
16 60 '2020/12/16' 98 120 215.2
17 60 '2020/12/17' 100 120 300.0
18 60 '2020/12/19' 103 123 323.0
19 45 '2020/12/20' 97 125 243.0
20 60 '2020/12/21' 108 131 364.2
21 60 '2020/12/23' 130 101 300.0
22 45 '2020/12/24' 105 132 246.0
23 60 '2020/12/25' 102 126 334.5
24 60 '2020/12/26' 100 120 250.0
25 60 '2020/12/27' 92 118 241.0
26 60 '2020/12/29' 100 132 280.0
27 60 '2020/12/30' 102 129 380.3
28 60 '2020/12/31' 92 115 243.0
2）移除指定列有空值的行
import pandas as pd
df = pd.read_csv('data.csv')
df.dropna(subset=['Calories'], inplace = True)
print(df.to_string())
输出结果：
Duration Date Number Count Calories
0 60 '2020/12/01' 110 130 409.1
1 60 '2020/12/02' 117 145 479.0
2 60 '2020/12/03' 103 135 340.0
3 45 '2020/12/04' 109 175 282.4
4 45 '2020/12/05' 117 148 406.0
5 60 '2020/12/06' 102 127 300.0
6 60 '2020/12/07' 110 136 374.0
7 450 '2020/12/08' 104 134 253.3
8 30 '2020/12/09' 109 133 195.1
9 60 '2020/12/10' 98 124 269.0
10 60 '2020/12/11' 103 147 329.3
11 60 '2020/12/12' 100 120 250.7
12 60 '2020/12/12' 100 120 250.7
13 60 '2020/12/13' 106 128 345.3
14 60 '2020/12/14' 104 132 379.3
15 60 '2020/12/15' 98 123 275.0
16 60 '2020/12/16' 98 120 215.2
17 60 '2020/12/17' 100 120 300.0
18 60 '2020/12/19' 103 123 323.0
19 45 '2020/12/20' 97 125 243.0
20 60 '2020/12/21' 108 131 364.2
21 45 NaN 100 119 282.0
22 60 '2020/12/23' 130 101 300.0
23 45 '2020/12/24' 105 132 246.0
24 60 '2020/12/25' 102 126 334.5
25 60 '2020/12/26' 100 120 250.0
26 60 '2020/12/27' 92 118 241.0
27 60 '2020/12/29' 100 132 280.0
28 60 '2020/12/30' 102 129 380.3
29 60 '2020/12/31' 92 115 243.0 3）使用 0 替换空字段
import pandas as pd
df = pd.read_csv('property-data.csv')
# 默认情况下，fillna() 方法返回一个新的 DataFrame，不会修改源数据。
# 如需要修改源数据，则需要使用inplace = True
df.fillna(0, inplace = True)
print(df.to_string())
输出结果：
Duration Date Number Count Calories
0 60 '2020/12/01' 110 130 409.1
1 60 '2020/12/02' 117 145 479.0
2 60 '2020/12/03' 103 135 340.0
3 45 '2020/12/04' 109 175 282.4
4 45 '2020/12/05' 117 148 406.0
5 60 '2020/12/06' 102 127 300.0
6 60 '2020/12/07' 110 136 374.0
7 450 '2020/12/08' 104 134 253.3
8 30 '2020/12/09' 109 133 195.1
9 60 '2020/12/10' 98 124 269.0
10 60 '2020/12/11' 103 147 329.3
11 60 '2020/12/12' 100 120 250.7
12 60 '2020/12/12' 100 120 250.7
13 60 '2020/12/13' 106 128 345.3
14 60 '2020/12/14' 104 132 379.3
15 60 '2020/12/15' 98 123 275.0
16 60 '2020/12/16' 98 120 215.2
17 60 '2020/12/17' 100 120 300.0
18 45 '2020/12/18' 90 112 0
19 60 '2020/12/19' 103 123 323.0
20 45 '2020/12/20' 97 125 243.0
21 60 '2020/12/21' 108 131 364.2
22 45 0 100 119 282.0
23 60 '2020/12/23' 130 101 300.0
24 45 '2020/12/24' 105 132 246.0
25 60 '2020/12/25' 102 126 334.5
26 60 ‘2020/12/26’ 100 120 250.0
27 60 '2020/12/27' 92 118 241.0
28 60 '2020/12/28' 103 132 0
29 60 '2020/12/29' 100 132 280.0
30 60 '2020/12/30' 102 129 380.3
31 60 '2020/12/31' 92 115 243.0 4、Pandas 清洗格式错误数据
有数据格式错误的单元格，可以通过将空单元格的行，或者将列中的所有单元格转换为相同格式的数据。
import pandas as pd
# 第三个日期格式错误
data = {
"Date": ['2022/11/01', '2022/11/02' , '20221126'],
"Count": [50, 40, 45]
}
df = pd.DataFrame(data, index = ["day1", "day2", "day3"])
df['Date'] = pd.to_datetime(df['Date'])
print(df.to_string())
5、Pandas 清洗错误数据
对于错误数据的清洗，可以尝试对错误的数据进行替换或删除。
import pandas as pd
data = {
"name": ['Python', 'Java' , 'C'],
"count": [1, 2, -1] # -1的数据是有问题
}
df = pd.DataFrame(data)
for x in df.index:
if df.loc[x, "count"] < 0:
df.drop(x, inplace = True)
print(df.to_string())
6、Pandas 清洗重复数据
对重复数据的清洗，可以使用duplicated() 和 drop_duplicates() 。
相关文档：
Python pandas.DataFrame.duplicated函数方法的使用
Python pandas.DataFrame.drop_duplicates函数方法的使用
import pandas as pd
data = {
"name": ['Levi', 'Levi', 'Lynn', 'John'],
"age": [30, 30, 20, 23]
}
df = pd.DataFrame(data)
print(df.duplicated())
df.drop_duplicates(inplace = True)
print(df)
7、重命名列名和替换值
重命名列名可以使用 rename(columns={...}) 方法，将原始列名修改为更清晰或规范的名称；而通过 replace({...}) 方法可对列中的特定值进行替换，这两种操作常用于数据清洗和格式标准化，提升数据的可读性与一致性。
import pandas as pd
# 构造示例 DataFrame
data = {
'Name': ['张三', '李四', '王五', '孙六'],
'gender': ['F', 'M', 'M', 'F'],
'score': [85, 90, 78, 92]
}
df = pd.DataFrame(data)
print("原始数据：")
print(df)
# 重命名列
df.rename(columns={'Name': 'NewName'}, inplace=True)
print(df)
# 替换值
df['gender'].replace({'M': 'Male',
'F': 'Female'},inplace=True)
print(df)