Python Pandas - Dados ausentes

Dados ausentes são sempre um problema em cenários da vida real. Áreas como aprendizado de máquina e mineração de dados enfrentam sérios problemas na precisão de suas previsões de modelo devido à baixa qualidade dos dados causada por valores ausentes. Nessas áreas, o tratamento de valor faltante é o principal ponto de foco para tornar seus modelos mais precisos e válidos.

Quando e por que os dados estão perdidos?

Vamos considerar uma pesquisa online para um produto. Muitas vezes, as pessoas não compartilham todas as informações relacionadas a elas. Poucas pessoas compartilham sua experiência, mas não há quanto tempo estão usando o produto; poucas pessoas compartilham há quanto tempo estão usando o produto, sua experiência, mas não suas informações de contato. Assim, de uma forma ou de outra sempre falta uma parte dos dados, e isso é muito comum em tempo real.

Vamos agora ver como podemos lidar com os valores ausentes (digamos NA ou NaN) usando o Pandas.

# import the pandas library
import pandas as pd
import numpy as np

df = pd.DataFrame(np.random.randn(5, 3), index=['a', 'c', 'e', 'f',
'h'],columns=['one', 'two', 'three'])

df = df.reindex(['a', 'b', 'c', 'd', 'e', 'f', 'g', 'h'])

print df

Está output é o seguinte -

one        two      three
a   0.077988   0.476149   0.965836
b        NaN        NaN        NaN
c  -0.390208  -0.551605  -2.301950
d        NaN        NaN        NaN
e  -2.000303  -0.788201   1.510072
f  -0.930230  -0.670473   1.146615
g        NaN        NaN        NaN
h   0.085100   0.532791   0.887415

Usando a reindexação, criamos um DataFrame com valores ausentes. Na saída,NaN significa Not a Number.

Verifique se há valores ausentes

Para tornar a detecção de valores ausentes mais fácil (e em diferentes tipos de matriz), o Pandas fornece o isnull() e notnull() funções, que também são métodos em objetos Series e DataFrame -

Exemplo 1

import pandas as pd
import numpy as np
 
df = pd.DataFrame(np.random.randn(5, 3), index=['a', 'c', 'e', 'f',
'h'],columns=['one', 'two', 'three'])

df = df.reindex(['a', 'b', 'c', 'd', 'e', 'f', 'g', 'h'])

print df['one'].isnull()

Está output é o seguinte -

a  False
b  True
c  False
d  True
e  False
f  False
g  True
h  False
Name: one, dtype: bool

Exemplo 2

import pandas as pd
import numpy as np

df = pd.DataFrame(np.random.randn(5, 3), index=['a', 'c', 'e', 'f',
'h'],columns=['one', 'two', 'three'])

df = df.reindex(['a', 'b', 'c', 'd', 'e', 'f', 'g', 'h'])

print df['one'].notnull()

Está output é o seguinte -

a  True
b  False
c  True
d  False
e  True
f  True
g  False
h  True
Name: one, dtype: bool

Cálculos com dados ausentes

Ao somar os dados, NA será tratado como Zero
Se os dados forem todos NA, o resultado será NA

Exemplo 1

import pandas as pd
import numpy as np

df = pd.DataFrame(np.random.randn(5, 3), index=['a', 'c', 'e', 'f',
'h'],columns=['one', 'two', 'three'])

df = df.reindex(['a', 'b', 'c', 'd', 'e', 'f', 'g', 'h'])

print df['one'].sum()

Está output é o seguinte -

2.02357685917

Exemplo 2

import pandas as pd
import numpy as np

df = pd.DataFrame(index=[0,1,2,3,4,5],columns=['one','two'])
print df['one'].sum()

Está output é o seguinte -

nan

Limpeza / preenchimento de dados ausentes

O Pandas fornece vários métodos para limpar os valores ausentes. A função fillna pode “preencher” os valores NA com dados não nulos de algumas maneiras, que ilustramos nas seções a seguir.

Substitua NaN por um Valor Escalar

O programa a seguir mostra como você pode substituir "NaN" por "0".

import pandas as pd
import numpy as np

df = pd.DataFrame(np.random.randn(3, 3), index=['a', 'c', 'e'],columns=['one',
'two', 'three'])

df = df.reindex(['a', 'b', 'c'])

print df
print ("NaN replaced with '0':")
print df.fillna(0)

Está output é o seguinte -

one        two     three
a  -0.576991  -0.741695  0.553172
b        NaN        NaN       NaN
c   0.744328  -1.735166  1.749580

NaN replaced with '0':
         one        two     three
a  -0.576991  -0.741695  0.553172
b   0.000000   0.000000  0.000000
c   0.744328  -1.735166  1.749580

Aqui, estamos preenchendo com valor zero; em vez disso, também podemos preencher com qualquer outro valor.

Preencher NA para frente e para trás

Usando os conceitos de preenchimento discutidos no Capítulo ReIndexação, preencheremos os valores ausentes.

Sr. Não	Método e Ação
1	pad/fill Métodos de preenchimento para frente
2	bfill/backfill Métodos de preenchimento para trás

Exemplo 1

import pandas as pd
import numpy as np

df = pd.DataFrame(np.random.randn(5, 3), index=['a', 'c', 'e', 'f',
'h'],columns=['one', 'two', 'three'])

df = df.reindex(['a', 'b', 'c', 'd', 'e', 'f', 'g', 'h'])

print df.fillna(method='pad')

Está output é o seguinte -

one        two      three
a   0.077988   0.476149   0.965836
b   0.077988   0.476149   0.965836
c  -0.390208  -0.551605  -2.301950
d  -0.390208  -0.551605  -2.301950
e  -2.000303  -0.788201   1.510072
f  -0.930230  -0.670473   1.146615
g  -0.930230  -0.670473   1.146615
h   0.085100   0.532791   0.887415

Exemplo 2

import pandas as pd
import numpy as np

df = pd.DataFrame(np.random.randn(5, 3), index=['a', 'c', 'e', 'f',
'h'],columns=['one', 'two', 'three'])

df = df.reindex(['a', 'b', 'c', 'd', 'e', 'f', 'g', 'h'])

print df.fillna(method='backfill')

Está output é o seguinte -

one        two      three
a   0.077988   0.476149   0.965836
b  -0.390208  -0.551605  -2.301950
c  -0.390208  -0.551605  -2.301950
d  -2.000303  -0.788201   1.510072
e  -2.000303  -0.788201   1.510072
f  -0.930230  -0.670473   1.146615
g   0.085100   0.532791   0.887415
h   0.085100   0.532791   0.887415

Abandone os valores ausentes

Se você deseja simplesmente excluir os valores ausentes, use o dropna funcionar junto com o axisargumento. Por padrão, eixo = 0, ou seja, ao longo da linha, o que significa que se qualquer valor dentro de uma linha for NA, então toda a linha é excluída.

Exemplo 1

import pandas as pd
import numpy as np

df = pd.DataFrame(np.random.randn(5, 3), index=['a', 'c', 'e', 'f',
'h'],columns=['one', 'two', 'three'])

df = df.reindex(['a', 'b', 'c', 'd', 'e', 'f', 'g', 'h'])
print df.dropna()

Está output é o seguinte -

one        two      three
a   0.077988   0.476149   0.965836
c  -0.390208  -0.551605  -2.301950
e  -2.000303  -0.788201   1.510072
f  -0.930230  -0.670473   1.146615
h   0.085100   0.532791   0.887415

Exemplo 2

import pandas as pd
import numpy as np

df = pd.DataFrame(np.random.randn(5, 3), index=['a', 'c', 'e', 'f',
'h'],columns=['one', 'two', 'three'])

df = df.reindex(['a', 'b', 'c', 'd', 'e', 'f', 'g', 'h'])
print df.dropna(axis=1)

Está output é o seguinte -

Empty DataFrame
Columns: [ ]
Index: [a, b, c, d, e, f, g, h]

Substituir Valores Ausentes (ou) Genéricos

Muitas vezes, temos que substituir um valor genérico por algum valor específico. Podemos conseguir isso aplicando o método de substituição.

Substituir NA por um valor escalar é o comportamento equivalente do fillna() função.

Exemplo 1

import pandas as pd
import numpy as np

df = pd.DataFrame({'one':[10,20,30,40,50,2000], 'two':[1000,0,30,40,50,60]})

print df.replace({1000:10,2000:60})

Está output é o seguinte -

one  two
0   10   10
1   20    0
2   30   30
3   40   40
4   50   50
5   60   60

Exemplo 2

import pandas as pd
import numpy as np

df = pd.DataFrame({'one':[10,20,30,40,50,2000], 'two':[1000,0,30,40,50,60]})
print df.replace({1000:10,2000:60})

Está output é o seguinte -

one  two
0   10   10
1   20    0
2   30   30
3   40   40
4   50   50
5   60   60

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