Python pandas 分位数用法介绍(详解pandas.qcut)

分位数指的是将一组数据分成几个等份，每份所包含的数据数量相等。在数据分析中，经常需要对数据进行分析，分位数的应用也就越来越广泛。

一、分位数的基本概念

1、什么是分位数

分位数是将一组数据分成几个等份，每份所包含的数据数量相等的一种划分方法。其中，中位数就是将数据分成两份，每份数据的数量相等的一种特殊情况。

2、分位数的分类

根据划分区间的数量不同，分位数可以分为三类：

四分位数：将数据分为四份，每份包含25%的数据。
十分位数：将数据分为十份，每份包含10%的数据。
百分位数：将数据分为一百份，每份包含1%的数据。

二、Python pandas中的分位数应用

1、计算分位数

在Python pandas中，可以使用quantile()方法来计算分位数。

import pandas as pd
import numpy as np

# 创建一个DataFrame
df = pd.DataFrame(np.random.randn(1000, 4), columns=list('ABCD'))

# 计算四分位数
df.quantile(q=0.25) # 返回A、B、C、D列各自的四分位数

# 计算十分位数
df.quantile(q=0.1) # 返回A、B、C、D列各自的十分位数

# 计算百分位数
df.quantile(q=0.05) # 返回A、B、C、D列各自的百分之五分位数

2、应用分位数

在实际数据分析中，分位数应用非常广泛。下面我们就从三个方面谈一下分位数的应用。

（1）异常值处理

在某些情况下，数据集中可能存在异常值，这些异常值会对整个数据的分析产生很大的影响。此时，可以使用分位数进行异常值处理。

import pandas as pd

# 创建一个DataFrame
df = pd.DataFrame({'age': [25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 1000]})

# 计算四分位数
Q1 = df['age'].quantile(q=0.25)
Q3 = df['age'].quantile(q=0.75)
IQR = Q3 - Q1  # IQR即为四分位距

# 计算正常范围下限
lower = Q1 - 1.5*IQR
# 计算正常范围上限
upper = Q3 + 1.5*IQR

# 去掉异常值
df = df[(df['age'] >= lower) & (df['age'] <= upper)]

（2）数据分类

分位数还可以用来划分数据。在实际数据分析中，我们可以通过分位数将数据划分为若干类。

import pandas as pd

# 创建一个DataFrame
df = pd.DataFrame({'age': [18, 20, 22, 24, 26, 28, 30]})

# 计算四分位数
Q1 = df['age'].quantile(q=0.25)
Q2 = df['age'].quantile(q=0.5)
Q3 = df['age'].quantile(q=0.75)

# 计算年龄段
def age_range(age):
    if age < Q1:
        return '青年'
    elif age < Q2:
        return '中年'
    elif age < Q3:
        return '中老年'
    else:
        return '老年'

df['age_range'] = df['age'].apply(age_range)
print(df)

（3）统计分析

在数据分析中，我们经常需要对数据进行统计分析，例如计算平均数、中位数、标准差等。此时，分位数也可以发挥作用。

import pandas as pd

# 创建一个DataFrame
df = pd.DataFrame({'age': [18, 20, 22, 24, 26, 28, 30]})

# 计算平均数
mean = df['age'].mean()

# 计算中位数
median = df['age'].median()

# 计算标准差
std = df['age'].std()

# 计算上四分位数
Q3 = df['age'].quantile(q=0.75)

# 计算下四分位数
Q1 = df['age'].quantile(q=0.25)

# 计算四分位距
IQR = Q3 - Q1

print('平均数:', mean)
print('中位数:', median)
print('标准差:', std)
print('上四分位数:', Q3)
print('下四分位数:', Q1)
print('四分位距:', IQR)