如何使用pandas中的時(shí)序數(shù)據(jù)分組運(yùn)算

一、簡介
 

　　我們在使用pandas分析處理時(shí)間序列數(shù)據(jù)時(shí)，經(jīng)常需要對原始時(shí)間粒度下的數(shù)據(jù)，按照不同的時(shí)間粒度進(jìn)行分組聚合運(yùn)算，譬如基于每個(gè)交易日的股票收盤價(jià)，計(jì)算每個(gè)月的最低和最高收盤價(jià)。
 

　　而在pandas中，針對不同的應(yīng)用場景，我們可以使用resample()、groupby()以及Grouper()來非常高效快捷地完成此類任務(wù)。
 

二、在pandas中進(jìn)行時(shí)間分組聚合
 

　　在pandas中根據(jù)具體任務(wù)場景的不同，對時(shí)間序列進(jìn)行分組聚合可通過以下兩類方式實(shí)現(xiàn)：
 

　　2.1 利用resample()對時(shí)序數(shù)據(jù)進(jìn)行分組聚合

　　resample原始的意思是「重采樣」，可分為「上采樣」與「下采樣」，而我們通常情況下使用的都是「下采樣」，也就是從高頻的數(shù)據(jù)中按照一定規(guī)則計(jì)算出更低頻的數(shù)據(jù)，就像我們一開始說的對每日數(shù)據(jù)按月匯總那樣。
 

　　如果你熟悉pandas中的groupby()分組運(yùn)算，那么你就可以很快地理解resample()的使用方式，它本質(zhì)上就是在對時(shí)間序列數(shù)據(jù)進(jìn)行“分組”，最基礎(chǔ)的參數(shù)為rule，用于設(shè)置按照何種方式進(jìn)行重采樣，就像下面的例子那樣：
 

　　可以看到，在上面的例子中，我們對index為日期時(shí)間類型的DataFrame應(yīng)用resample()方法，傳入的參數(shù)'M'是resample第一個(gè)位置上的參數(shù)rule，用于確定時(shí)間窗口的規(guī)則，譬如這里的字符串'M'就代表「月且聚合結(jié)果中顯示對應(yīng)月的最后一天」，常用的固化的時(shí)間窗口規(guī)則如下表所示：

　　且這些規(guī)則都可以在前面添加數(shù)字實(shí)現(xiàn)倍數(shù)效果：

　　且resample()非常貼心之處在于它會自動幫你對齊到規(guī)整的時(shí)間單位上，譬如我們這里只有交易日才會有記錄，如果我們設(shè)置的時(shí)間單位下無對應(yīng)記錄，也會為你保留帶有缺失值記錄的時(shí)間點(diǎn)：

　　而通過參數(shù)closed我們可以為細(xì)粒度的時(shí)間單位設(shè)置區(qū)間閉合方式，譬如我們以2日為單位，將closed設(shè)置為'right'時(shí)，從第一行記錄開始計(jì)算所落入的時(shí)間窗口時(shí)，其對應(yīng)為時(shí)間窗口的右邊界，從而影響后續(xù)所有時(shí)間單元的劃分方式：

　　而即使你的數(shù)據(jù)框index不是日期時(shí)間類型，也可以使用參數(shù)on來傳入日期時(shí)間列名實(shí)現(xiàn)同樣的效果。
 

　　2.2 利用groupby()+Grouper()實(shí)現(xiàn)混合分組
 

　　有些情況下，我們不僅僅需要利用時(shí)間類型列來分組，也可能需要包含時(shí)間類型在內(nèi)的多個(gè)列共同進(jìn)行分組，這種情況下我們就可以使用到Grouper()。
 

　　它通過參數(shù)freq傳入等價(jià)于resample()中rule的參數(shù)，并利用參數(shù)key指定對應(yīng)的時(shí)間類型列名稱，但是可以幫助我們創(chuàng)建分組規(guī)則后傳入groupby()中：
 

　　且在此種混合分組模式下，我們可以非常方便的配合apply、transform等操作，這里就不再贅述。