技术背景

在数据处理过程中，经常需要对数据框（DataFrame）中的列进行类型转换。例如，从网络抓取的数据或者从文件中读取的数据，其列类型可能不符合后续分析的需求，需要将某些列转换为特定的数据类型，如将字符串类型转换为数值类型。在Python的Pandas库中，提供了多种方法来实现列类型的转换。

实现步骤

1. 创建示例数据框

import pandas as pd

table = [
    ['a',  '1.2',  '4.2' ],
    ['b',  '70',   '0.03'],
    ['x',  '5',    '0'   ],
]

df = pd.DataFrame(table)

2. 选择合适的转换方法

2.1 使用to_numeric()方法

# 转换单个Series
s = pd.Series(["8", 6, "7.5", 3, "0.9"])
s = pd.to_numeric(s)

# 转换DataFrame的单个列
df["a"] = pd.to_numeric(df["a"])

# 转换DataFrame的多个列
df[["a", "b"]] = df[["a", "b"]].apply(pd.to_numeric)

# 处理无法转换的值
s = pd.Series(['1', '2', '4.7', 'pandas', '10'])
s = pd.to_numeric(s, errors='coerce')

# 向下转换数据类型
s = pd.Series([1, 2, -7])
s = pd.to_numeric(s, downcast='integer')

2.2 使用astype()方法

# 转换所有列到int64类型
df = df.astype(int)

# 转换特定列到指定类型
df = df.astype({"a": int, "b": complex})

# 转换Series到float16类型
s = s.astype(np.float16)

2.3 使用infer_objects()方法

df = pd.DataFrame({'a': [7, 1, 5], 'b': ['3','2','1']}, dtype='object')
df = df.infer_objects()

2.4 使用convert_dtypes()方法

df = pd.DataFrame({'a': [7, 1, 5], 'b': ['3','2','1']}, dtype='object')
df = df.convert_dtypes()

核心代码

以下是一个完整的示例代码，展示了如何使用上述方法进行列类型转换：

import pandas as pd
import numpy as np

# 创建示例数据框
table = [
    ['a',  '1.2',  '4.2' ],
    ['b',  '70',   '0.03'],
    ['x',  '5',    '0'   ],
]
df = pd.DataFrame(table, columns=['col1', 'col2', 'col3'])

# 使用to_numeric()方法转换列类型
df[['col2', 'col3']] = df[['col2', 'col3']].apply(pd.to_numeric)

# 使用astype()方法转换列类型
df = df.astype({'col2': 'float64', 'col3': 'float64'})

# 使用infer_objects()方法转换列类型
df = df.infer_objects()

# 使用convert_dtypes()方法转换列类型
df = df.convert_dtypes()

print(df.dtypes)

最佳实践

• 根据数据情况选择方法：如果数据中包含非数值类型的字符串，且希望将无法转换的值处理为NaN，可以使用to_numeric()方法并设置errors='coerce'。如果需要明确指定数据类型，可以使用astype()方法。
• 处理缺失值：在进行类型转换时，要注意数据中是否存在缺失值，并根据需要进行处理。
• 内存优化：如果数据量较大，可以考虑使用to_numeric()方法的downcast参数来节省内存。

常见问题

• astype()方法转换失败：当数据中包含无法转换的值（如NaN或inf）时，astype()方法会抛出错误。可以使用errors='ignore'参数来忽略这些错误，但这会返回原始对象。
• to_numeric()方法的errors参数：errors参数有三个选项：'raise'（默认，无法转换时抛出错误）、'coerce'（将无法转换的值转换为NaN）和'ignore'（忽略无法转换的值，返回原始对象）。
• 整数转换为浮点数：pd.to_numeric(..., errors='coerce')会将整数转换为浮点数。如果需要保留整数类型，可以使用'Int64'等可空整数类型。