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038—pandas 重采样线性插补

news 2025/7/18 22:48:28

前言

在数据处理时，由于采集数据量有限，或者采集数据粒度过小，经常需要对数据重采样。在本例中，我们将实现一个类型超分辨率的操作。

思路：

首先将原始数据长度扩展为 3 倍，可以使用 loc[] 方法对索引扩展来生成，同时去掉尾部多余的数据。
再将每行数据扩展出的数据挖去（设置为空），这个操作我们在案例使用 explode() 后不复制其他列中有过讲解。
最后使用 DataFrame 的 interpolate() 插补方法会默认按线性逻辑进行填充。

使用步骤

读入数据

代码如下（示例）：

import pandas as pd
import numpy as npdf = pd.DataFrame({'A': [10, 20, 50, 40, 80,],'B': [2, 8, 10, 6, 4, ],})df
# 这个数据共有 5 行，现在我们需要扩展它，在前相邻两个数据之间由一个扩展为 3 个。如 0 和 1 之间再增加两个数据，最终数据为 13 行。
# 新增加的数据行，按整体按线性插补的算法补充。

在这里插入图片描述

# 将索引重复三次：
df.index.repeat(3)

在这里插入图片描述

# 将得到的索引传入 loc[] 得到扩展数据：
df.loc[df.index.repeat(3)]

在这里插入图片描述

# 去掉尾部多余的数据：
(df.loc[df.index.repeat(3)].iloc[:-3+1] # 删除最后三个（可为变量），再保留1个，方便以后封装
)

在这里插入图片描述

# 再接我们之前案例的方法将扩展出来的数据设置为空：
def func(d: pd.DataFrame):d.iloc[1:, :] = Nonereturn d(df.loc[df.index.repeat(3)].iloc[:-3+1].groupby(level=0).apply(func)
)

在这里插入图片描述

# 最后再用 interpolate() 插补数据，整体代码如下：
def func(d: pd.DataFrame):d.iloc[1:, :] = Nonereturn d # 将第一行及其之后的行设置为None(df.loc[df.index.repeat(3)]  # 将df的每个索引值重复3次.iloc[:-3+1] # 取除了最后3行的所有行.groupby(level=0) # 按照索引值进行分组.apply(func) # 对每个分组应用函数func.interpolate() # 对缺失值进行插补
)

在这里插入图片描述

# 其他方法：
# 我们还可以尝试用分组方法合并进去空 DataFrame，然后再做插补。
none_df = pd.DataFrame([[None]*len(df.columns)], # 将空DataFrame与原DataFrame合并columns=df.columns,  dtype=float,)
none_df

在这里插入图片描述

(df.groupby(level=0, group_keys=False)  # 按照索引值进行分组 .apply(lambda x: pd.concat([x, *[none_df]*2])) # 将空DataFrame与原DataFrame合并.interpolate() # 对缺失值进行插补.iloc[:-2]  # 取除了最后2行的所有行 
)