Как работать с текстовыми данными?

In [1]: import pandas as pd
Данные, использованные в этом уроке:
  • В этом руководстве используется набор данных Titanic, сохраненный в формате CSV. Данные состоят из следующих столбцов:

    • PassengerId: Идентификатор каждого пассажира.

    • Survived: Имеет значения 0 и 1. 0 для не выживших и 1 для выживших.

    • Pclass: Существует 3 класса: класс 1, класс 2 и класс 3.

    • Name: Имя пассажира.

    • Sex: Пол пассажира.

    • Age: Возраст пассажира.

    • SibSp: Указание на то, что у пассажира есть братья, сестры и супруг.

    • Parch: Пассажир один или с семьей.

    • Ticket: Номер билета пассажира.

    • Fare: Указание тарифа.

    • Cabin: Каюта пассажира.

    • Embarked: Категория причала.

    Исходные данные
    In [2]: titanic = pd.read_csv("data/titanic.csv")
    
    In [3]: titanic.head()
    Out[3]: 
       PassengerId  Survived  Pclass  ...     Fare Cabin  Embarked
    0            1         0       3  ...   7.2500   NaN         S
    1            2         1       1  ...  71.2833   C85         C
    2            3         1       3  ...   7.9250   NaN         S
    3            4         1       1  ...  53.1000  C123         S
    4            5         0       3  ...   8.0500   NaN         S
    
    [5 rows x 12 columns]
    
  • Сделать все символы в имени строчными.

    In [4]: titanic["Name"].str.lower()
    Out[4]: 
    0                                braund, mr. owen harris
    1      cumings, mrs. john bradley (florence briggs th...
    2                                 heikkinen, miss. laina
    3           futrelle, mrs. jacques heath (lily may peel)
    4                               allen, mr. william henry
                                 ...                        
    886                                montvila, rev. juozas
    887                         graham, miss. margaret edith
    888             johnston, miss. catherine helen "carrie"
    889                                behr, mr. karl howell
    890                                  dooley, mr. patrick
    Name: Name, Length: 891, dtype: object
    

    Чтобы преобразовать все строки в столбце Name в нижний регистр, выберите столбец Name (см. урок по подмножествам), добавьте метод доступа str и примените метод lower. Таким образом, каждая из строк в Name поэлементно преобразуется в нижний регистр.

Подобно методу доступа dt к объектам даты и времени, метод доступа str предоставляет доступ к ряду специализированных строковых методов. В целом имена этих методов совпадают с аналогичными встроенными строковыми методами для отдельных элементов, но применяются поэлементно для каждого из значений в столбцах (помните про поэлементные вычисления?).

  • Создать новый столбец Surname с фамилиями пассажиров, удалив часть перед запятой.

    In [5]: titanic["Name"].str.split(",")
    Out[5]: 
    0                             [Braund,  Mr. Owen Harris]
    1      [Cumings,  Mrs. John Bradley (Florence Briggs ...
    2                              [Heikkinen,  Miss. Laina]
    3        [Futrelle,  Mrs. Jacques Heath (Lily May Peel)]
    4                            [Allen,  Mr. William Henry]
                                 ...                        
    886                             [Montvila,  Rev. Juozas]
    887                      [Graham,  Miss. Margaret Edith]
    888          [Johnston,  Miss. Catherine Helen "Carrie"]
    889                             [Behr,  Mr. Karl Howell]
    890                               [Dooley,  Mr. Patrick]
    Name: Name, Length: 891, dtype: object
    

    При использовании метода Series.str.split() каждое из значений возвращается в виде списка из 2 элементов. Первый элемент — это часть до запятой, а второй элемент — это часть после запятой.

    In [6]: titanic["Surname"] = titanic["Name"].str.split(",").str.get(0)
    
    In [7]: titanic["Surname"]
    Out[7]: 
    0         Braund
    1        Cumings
    2      Heikkinen
    3       Futrelle
    4          Allen
             ...    
    886     Montvila
    887       Graham
    888     Johnston
    889         Behr
    890       Dooley
    Name: Surname, Length: 891, dtype: object
    

    Поскольку нас интересует только первая часть, содержащая фамилию (элемент 0), мы снова можем использовать метод доступа str и применить Series.str.get(), чтобы извлечь соответствующую часть. Да, строковые функции можно даже объединять для выполнения нескольких функций за раз!

В руководстве пользователя

Более подробная информация об извлечении частей строк доступна в разделе руководства пользователя о разделении и замене строк.

  • Извлечь данные о графине на борту Титаника.

    In [8]: titanic["Name"].str.contains("Countess")
    Out[8]: 
    0      False
    1      False
    2      False
    3      False
    4      False
           ...  
    886    False
    887    False
    888    False
    889    False
    890    False
    Name: Name, Length: 891, dtype: bool
    
    In [9]: titanic[titanic["Name"].str.contains("Countess")]
    Out[9]: 
         PassengerId  Survived  Pclass                                               Name  ...  Fare  Cabin  Embarked  Surname
    759          760         1       1  Rothes, the Countess. of (Lucy Noel Martha Dye...  ...  86.5    B77         S   Rothes
    
    [1 rows x 13 columns]
    

    (Интересна история графини? См. Википедию!)

    Строковый метод Series.str.contains() проверяет каждое из значений в столбце Name на наличие подстроки Countess (графиня), и возвращает для каждого из значений True (в имени есть подстрока Countess) или False (в имени нет подстроки Countess). Этот вывод можно использовать для подвыборки данных с использованием условного (логического) индексирования, введенного в уроке о подмножествах. Поскольку на Титанике была только одна графиня, в результате мы получили один ряд.

Примечание

Доступны и более мощные методы извлечения строк, так как Series.str.contains() и Series.str.extract() принимают регулярные выражения, но это выходит за рамки данного руководства.

В руководстве пользователя

Более подробная информация об извлечении частей строк доступна в разделе руководства пользователя о сопоставлении и извлечении строк.

  • У кого из пассажиров Титаника самое длинное имя?

    In [10]: titanic["Name"].str.len()
    Out[10]: 
    0      23
    1      51
    2      22
    3      44
    4      24
           ..
    886    21
    887    28
    888    40
    889    21
    890    19
    Name: Name, Length: 891, dtype: int64
    

    Чтобы получить самое длинное имя, мы сначала должны получить длину каждого из имен в столбце Name. Функция Series.str.len() применяется к каждому из имен по отдельности, поэлементно.

    In [11]: titanic["Name"].str.len().idxmax()
    Out[11]: 307
    

    Далее нам нужно получить тот ряд (предпочтительно его индексную метку), где длина имени наибольшая. Метод idxmax() делает именно это. Это не строковый метод, он применяется к целым числам, поэтому str не используется.

    In [12]: titanic.loc[titanic["Name"].str.len().idxmax(), "Name"]
    Out[12]: 'Penasco y Castellana, Mrs. Victor de Satode (Maria Josefa Perez de Soto y Vallejo)'
    

    Основываясь на индексном имени строки (307) и столбца (Name), мы можем сделать выборку с помощью оператора loc, представленного в уроке о подмножествах.

  • В столбце «Sex» заменить значения «male» на «M», а «female» на «F».

    In [13]: titanic["Sex_short"] = titanic["Sex"].replace({"male": "M", "female": "F"})
    
    In [14]: titanic["Sex_short"]
    Out[14]: 
    0      M
    1      F
    2      F
    3      F
    4      M
          ..
    886    M
    887    F
    888    F
    889    M
    890    M
    Name: Sex_short, Length: 891, dtype: object
    

    Series.replace(), не являясь строковым методом, предоставляет удобный способ использования маппингов или словарей для перевода определенных значений. Для маппинга {from : to} нужен словарь.

Предупреждение

Существует также строковый метод Series.str.replace() для замены набора символов. Однако при маппинге нескольких значений это будет выглядеть так:

titanic["Sex_short"] = titanic["Sex"].str.replace("female", "F")
titanic["Sex_short"] = titanic["Sex_short"].str.replace("male", "M")

Это громоздко и приводит к ошибкам. Просто подумайте (или попробуйте сами), что произойдет, если эти два выражения применить в обратном порядке!

ЗАПОМНИТЕ

  • Строковые методы доступны с использованием метода доступа str.

  • Строковые методы работают поэлементно, их можно использовать для условного индексирования.

  • replace — это удобный метод для преобразования значений в соответствии с заданным словарем.

В руководстве пользователя

Полный обзор представлен на страницах руководства пользователя по работе с текстовыми данными.