利用pandas模块处理百家姓数据-轻识

说在前面

本节课让学生分析和编写“百家姓数据分析”程序，体验从制定项目目标、设计算法到编写和运行程序的全流程，可以帮助学生初步掌握使用pandas模块进行数据分析的基本方法及步骤。由于需要解决的实际问题比较复杂，教师要引导学生对问题做充分分析和讨论，为学生提供样例代码、函数说明和“半成品”源代码等文档资料，鼓励学生阅读和运行示例代码，并模仿范例对新项目进行简单修改和拓展。

“百家姓数据分析”程序功能相对复杂，涉及函数多，因此需要教师对pandas模块和DataFrame对象做简单介绍和示例演示，并为示例代码提供充分的注释，以帮助学生顺利理解示例代码；采用小组合作学习，将问题分解，每组同学只需完成其中一个任务，学有余力的同学可以完成多个任务。这样既明确了基本任务，使每一位同学都参与进来，又实现了分层教学的目标。

经典案例

利用pandas模块处理百家姓数据

已有素材：浙江教育出版社（https://zjjy.zjcbcm.com/）提供了某地姓名数据csv文件，从中随机抽取了1000000条姓名数据。

情境导入

学生活动1

活动1: 制定项目目标。

我这里有一个包含1百万条姓名记录的csv文件，请大家使用记事本打开这个文件，浏览一下其中存储的内容，思考你可以利用这些姓名记录挖掘出哪些有用或者有趣的信息？例如看看你的姓氏在百家姓中排名第几位？有多少与你同名的人等。（每人至少写出5条）

教师巡回观察各组学生的讨论情况，请学生回答问题，并板书记录。

教师讲解

初识DataFrame对象。

教师简单介绍pandas模块、Series和DataFrame两种数据结构。

通过PPT展示DataFrame对象的行索引、列标题和值等常用属性。

运行示例代码，演示创建DataFrame对象的两种方法，并加以简要说明。

学生活动2

活动2: 拆分姓名。

已知读取的csv文件中每行只有一个姓名，如何将其拆分成姓氏和名字两个部分？如何判断姓氏是否为复姓？

使用何种数据结构来存储所有人的姓氏和名字？如何构建以姓名、姓氏和名字作为列标题的DateFrame对象？

学生口头回答完上述问题后，教师加以简单总结，并要求学生模仿示例代码中使用字典创建DataFrame对象的方法，完成作业1中代码填空。

教师巡回观察各组学生的学习和讨论情况，并对学生进行个别指导。

请完成作业1的学生上交作业，并挑选其中2份作业进行点评。

#!/usr/bin/python3# 文件名: 百家姓处理之拆分姓氏# 作者：巧若拙# 时间：2021-11-14
import pandas as pd
'''函数功能：读取csv文件并拆分名字，如果是复姓，则按照复姓处理。函数名：split_name(file_name)参数表：file_name -- 存储了姓名信息的csv文件。返回值：返回包含了姓氏、名字和人数列的DataFrame对象。'''def split_name(file_name):    # 定义复姓 list    fx = ['欧阳','太史','端木','上官','司马','东方','独孤','南宫','万俟','闻人','夏侯','诸葛','尉迟','公羊',    '赫连','澹台','皇甫','宗政','濮阳','公冶','太叔','申屠','公孙','慕容','仲孙','钟离','长孙','宇文',    '司徒','鲜于','司空','闾丘','子车','亓官','司寇','巫马','公西','颛孙','壤驷','公良','漆雕','乐正',    '宰父','谷梁','拓跋','夹谷','轩辕','令狐','段干','百里','呼延','东郭','南门','羊舌','微生','公户',    '公玉','公仪','梁丘','公仲','公上','公门','公山','公坚','左丘','公伯','西门','公祖','第五','公乘']    xm, xing, ming = [], [], [] #分别用来存储姓名、姓氏和名字    with open(file_name, 'r', encoding='utf-8') as file: #打开文件读取数据        for name in file:  # 取姓、名，如果是复姓，则按照复姓处理            name = name.strip() #去除两侧空格和回车符            xm.append(name)  #存储姓名            if name[0:2] in fx:                p = 2            else:                p = 第1空            xing.append(name[:p]) #存储姓氏            第2空                 #存储名字    #使用字典构造包含了姓名、姓氏和名字列的DataFrame对象（不含标题）    data = {第3空}    return pd.DataFrame(data)
#设置中英文字符对齐，以改善输出格式   pd.set_option('display.unicode.ambiguous_as_wide', True)pd.set_option('display.unicode.east_asian_width', True) 
#直接读取文件到DataFrame对象file_name = 'names2.csv' #存储百家姓数据的文件df = pd.read_csv(file_name) print(df)print("#" * 50)
#读取csv文件并拆分名字，如果是复姓，则按照复姓处理df = split_name(file_name)print(df)

学生活动3

活动3: 统计和分析数据。

阅读参考资料，学习pandas常用函数和示例代码；模仿示例代码，根据注释将作业2中代码补充完整，运行程序，并根据程序运行结果回答如下问题：

问题1：输出和你同姓的人数?

问题2：看看你的姓氏排名第几位?

问题3：输出前n个最常见的姓氏？

问题4：输出前n个最常见的复姓?

除此之外，你还想知道哪些信息？请自行编程获取相关信息。

教师巡回观察各组学生的学习和讨论情况，并对学生进行个别指导。

将全部学生分成4组，每组重点回答其中一个问题；教师请学生代表口头回答问题，并运行和点评其上交的代码。

点评作业时，可重点讲解groupby()函数by参数的使用方法，count()函数的作用；可展示当不为sort_values()函数的inplace参数赋值时，代码的正确写法。

#!/usr/bin/python3# 文件名: 使用pandas处理百家姓数据# 作者：巧若拙# 时间：2021-11-14
import pandas as pd
def split_name(file_name):    pass #代码略
#设置中英文字符对齐，以改善输出格式      pd.set_option('display.unicode.ambiguous_as_wide', True)pd.set_option('display.unicode.east_asian_width', True) #中英文字符对齐
file_name = 'names2.csv' #存储百家姓数据的文件df = split_name(file_name)#读取csv文件并拆分名字，如果是复姓，则按照复姓处理print(df)print("#" * 50)
#输出所有和你同名的人ming = '建国'print(df[df['名字']==ming])print("#" * 50)
#问题1：输出和你同姓的人数?xing = '梁'print(第4空)print("#" * 50)
#按“姓氏”分组计数，根据人数排名，并增加“排名”列xing_df = df.groupby('姓氏').count()xing_df['排名'] = xing_df['名字'].rank(ascending=False)
#问题2：看看你的姓氏排名第几位?print(xing_df.loc[['赵','钱','孙','李']]) #输出赵钱孙李的排名print("#" * 50)
n = 10#问题3：输出前n个最常见的姓氏?print("输出前n个最常见的姓氏：")xing_df = 第5空  # 按关键词“姓氏”分组计数xing_df.sort_values('姓名', ascending=False, inplace=True) #根据人数降序排序print(xing_df[:n])print("#" * 50)
#输出前n个最常见的名字print("输出前n个最常见的名字：")ming_df = df.groupby('名字').count() #按关键词“名字”分组计数ming_df.sort_values('姓名', ascending=False, inplace=True) #根据人数降序排序print(ming_df[:n])print("#" * 50)
#问题4：输出前n个最常见的复姓?print("输出前n个最常见的复姓：")xing_df = 第6空                           #挑选出所有的复姓xing_df = xing_df.groupby('姓氏').count() #按关键词分组计数xing_df.sort_values('姓名', ascending=False, inplace=True) #根据人数降序排序print(xing_df[:n])print("#" * 50)
#输出前n个最常见的双名print("输出前n个最常见的双名：")ming_df = df[df['名字'].str.len()==2]     #挑选出所有的双名ming_df = ming_df.groupby('名字').count() #按关键词分组计数ming_df.sort_values('姓名', ascending=False, inplace=True) #根据人数降序排序print(ming_df[:n])