[Pandas 기초]2.Pandas의 자료구조-Series

안녕하세요. PSYda 입니다.
Pandas는 2개의 자료구조(Series , DataFrame)를 가지고 있습니다.
Series는 1차원 데이터 구조, DataFrame은 2차원 데이터 구조를 나타냅니다.
이번 포스팅에서는 Series에 대해 아래와 같은 내용을 알아볼 예정입니다.

• Series 데이터의 생성
• Series 데이터의 조회
• Series 산술 연산
• Series 통계

1. Series

Series란?

• 1차원 데이터
• Index 와 Value 로 구성(Python의 사전데이터와 유사)

먼저 Series 나 DataFrame을 사용하기 위해 Pandas 라이브러리를 import 해야합니다.(설치는 이전 블로그를 참고해주세요.)

# pandas library import
import pandas as pd
from pandas import Series, DataFrame

1.1 Series 데이터 생성

• Python 자료형으로 생성가능(리스트, 튜플, 사전)
• numpy array 자료형으로 생성가능

1.1.1 리스트로 Series 생성

data = pd.Series([1,2,3,4])
data

0    1
1    2
2    3
3    4
dtype: int64

1.1.2 튜플로 Series 생성

data = pd.Series((1,2,3,4))
data

0    1
1    2
2    3
3    4
dtype: int64

1.1.3 numpy.array로 Series 생성

import numpy as np
data = pd.Series(np.array([1,2,3,4]))
data

0    1
1    2
2    3
3    4
dtype: int32

위의 3가지 방법으로 생성한 Series 를 보면, Value 값(1,2,3,4)과 index 값(0,1,2,3)으로 저장되는 것을 확인 할 수 있습니다.
index를 key라고 한다면, key와 value로 이루어진 dict(사전) 타입과 비슷하다는 점을 알 수 있습니다.
물론 아래와 같이 사전 타입으로도 생성이 가능합니다.

1.1.4 사전타입으로 Series 생성

data = pd.Series({1:1, 2:2, 3:3 ,4:4})
data

1    1
2    2
3    3
4    4
dtype: int64

1,2,3,4 라는 key값이 index로 저장되고 1,2,3,4 라는 데이터가 value로 저장되는 것을 확인 할 수 있습니다. method를 통해 index와 value 값을 따로 가져 올 수도 있습니다.

# index 값 가져 오기
data.index

Int64Index([1, 2, 3, 4], dtype='int64')

# value 값 가져 오기
data.values

array([1, 2, 3, 4], dtype=int64)

위의 결과들을 보면 "dtype = int64" 라는 구문을 볼 수 있습니다. int형 외에 다른 자료형들도 Series에 저장 될 수 있습니다.

1.1.5 여러 자료형으로 Series 생성

data.dtypes

dtype('int64')

# 여러 자료형으로 Series 생성
data2 = Series(["pandas", "PSY", 34])
data2

0    pandas
1       PSY
2        34
dtype: object

data2.dtypes

dtype('O')

문자열을 포함한 숫자가 아닌 형태의 자료형이 Series에 저장되면 Object type으로 저장 되는 것을 확인 할 수 있습니다.

1.2 Series의 index

• 사전형으로 Series를 생성하면사전형의 key값이 index로 저장
• 사전형이 아닌 데이터로 Series 생성할 때 index를 명시적으로 입력 가능
• 입력값이 없다면 0부터 순서대로 번호를 부여

1.2.1 Series 생성시에 Index명 입력

data3 = Series(["토트넘", "손흥민" , 30], index = ["팀명","선수명","Goal수"])
data3

팀명       토트넘
선수명      손흥민
Goal수     30
dtype: object

data3.index

Index(['팀명', '선수명', 'Goal수'], dtype='object')

1.2.2 이미 생성되어 있는 Series의 index명 변경

data3.index = ["도시명", "사는사람" , "나이"]
data3.index

Index(['도시명', '사는사람', '나이'], dtype='object')

1.3 Series의 조회(색인)

Series의 데이터를 조회하는 기법에 대해 설명하기 위해 Series 하나를 만들어 보겠습니다.

data4 = Series([1,2,3,4,5,6,7,8,9],index = ["서울","대전","대구","부산","광주","전주","충주","마산","성남"])
data4

서울    1
대전    2
대구    3
부산    4
광주    5
전주    6
충주    7
마산    8
성남    9
dtype: int64

1.3.1 index 기준으로 조회

#서울 데이터 조회
data4.at["서울"]

1

#서울, 부산 데이터 조회
data4[["부산","서울"]]

부산    4
서울    1
dtype: int64

# 위에서 부터 2개 Data
data4[0:2]

서울    1
대전    2
dtype: int64

# 끝에서 3개 Data
data4[-3:]

충주    7
마산    8
성남    9
dtype: int64

1.3.2 index 조건 색인

# 서울, 대전 ,대구 데이터 조회
# isin 함수에 인자에 해당하는 index 만 True값을 가지고, True값만 출력
data4[data4.index.isin(["서울","대전", "대구"])]

서울    1
대전    2
대구    3
dtype: int64

1.3.3 조건으로 조회

# 3이상인 데이터만 조회하는 방법
# 1. 각 데이터가 3보다 큰지 확인
data4 > 3

서울    False
대전    False
대구    False
부산     True
광주     True
전주     True
충주     True
마산     True
성남     True
dtype: bool

# 2. True 인 데이터만 조회
data4[ data4 > 3 ]

부산    4
광주    5
전주    6
충주    7
마산    8
성남    9
dtype: int64

1.4 Series의 산술 연산 및 통계

1.4.1 상수와의 연산

# data4의 모든 데이터에 10 더하기
data4 + 10

서울    11
대전    12
대구    13
부산    14
광주    15
전주    16
충주    17
마산    18
성남    19
dtype: int64

# add 함수를 이용해 더하기
data4.add(10)

서울    11
대전    12
대구    13
부산    14
광주    15
전주    16
충주    17
마산    18
성남    19
dtype: int64

1.4.2 Series 끼리의 연산

• 두 Series의 같은 index 끼리 연산함
• 같은 index가 없을 경우 NaN으로 저장됨

연산을 위해 새로운 Series 생성

data5 = Series([10,20,30],index = ["서울","대전","대구"])
data5

서울    10
대전    20
대구    30
dtype: int64

data6 = data4 + data5
data6

광주     NaN
대구    33.0
대전    22.0
마산     NaN
부산     NaN
서울    11.0
성남     NaN
전주     NaN
충주     NaN
dtype: float64

위의 과정을 보면 Series끼리의 연산이 어떻게 동작되는지 알 수 있습니다.
첫 번째로 두 Series의 Index명이 동일하면 연산을 수행합니다. 그 예시로 첫 번째 Series의 "서울", "대전", "대구" 의 데이터와 두 번째 Series의 "서울", "대전", "대구" 의 데이터가 합해지는 것을 볼 수 있습니다.
두 번째 과정을 보면 두 Series에서 동일한 Index가 없는 경우 NaN이 됩니다.
NaN은 데이터가 없다는 뜻으로 타언어의 Null과 동일한 개념입니다.

1.5 NaN 데이터 처리

• fill_value 옵션 : NaN 데이터를 입력값으로 적용후에 함수 적용
• fillna 함수 : NaN값을 입력값으로 변경

add와 같은 산술연산함수를 적용할 때 fill_value 옵션을 적용하면 NaN이 발생할 경우 특정 값으로 대입할 수 있습니다.

data4.add(data5, fill_value = 0)

광주     5.0
대구    33.0
대전    22.0
마산     8.0
부산     4.0
서울    11.0
성남     9.0
전주     6.0
충주     7.0
dtype: float64

Series에 NaN값이 있을 경우 fillna를 이용해 NaN을 입력값으로 변경할 수 있습니다.

# fillna를 통해 NaN값을 특정값으로 할당
data6.fillna(0)

광주     0.0
대구    33.0
대전    22.0
마산     0.0
부산     0.0
서울    11.0
성남     0.0
전주     0.0
충주     0.0
dtype: float64

1.6 통계

• describe 함수 : 주요 통계 정보 보기
• mean 함수 : 평균 구하기
• std 함수 : 표준편차 구하기

# 데이터 통계 정보 보기
data4.describe()

count    9.000000
mean     5.000000
std      2.738613
min      1.000000
25%      3.000000
50%      5.000000
75%      7.000000
max      9.000000
dtype: float64

# 평균 구하기
data4.mean()

5.0

# 표준 편차 구하기
data4.std()

2.7386127875258306

위의 Jupyter notebook 내용은 여기 Github에서도 확인 할 수 있습니다.
감사합니다.