Vollständigkeit

Datenbereinigung in Python

Adel Nehme

VP of AI Curriculum, DataCamp

Was sind fehlende Daten?

Kann dargestellt werden als NA, nan, 0, ....

Technischer Fehler

Menschliches Versagen

Beispiel für Luftqualität

import pandas as pd
airquality = pd.read_csv('airquality.csv')
print(airquality)

            Date  Temperature  CO2
987   20/04/2004         16.8  0.0
2119  07/06/2004         18.7  0.8
2451  20/06/2004        -40.0  NaN
1984  01/06/2004         19.6  1.8
8299  19/02/2005         11.2  1.2
...      ...             ...   ...

Beispiel für Luftqualität

import pandas as pd
airquality = pd.read_csv('airquality.csv')
print(airquality)

            Date  Temperature  CO2
987   20/04/2004         16.8  0.0
2119  07/06/2004         18.7  0.8
2451  20/06/2004        -40.0  NaN   <--
1984  01/06/2004         19.6  1.8
8299  19/02/2005         11.2  1.2
...      ...             ...   ...

Beispiel für Luftqualität

# Return missing values
airquality.isna()

       Date  Temperature    CO2
987   False        False  False
2119  False        False  False
2451  False        False   True
1984  False        False  False
8299  False        False  False

Beispiel für Luftqualität

# Get summary of missingness
airquality.isna().sum()

Date             0
Temperature      0
CO2            366
dtype: int64

Missingno

Ein nützliches Paket, um fehlende Daten zu zeigen und zu verstehen

import missingno as msno
import matplotlib.pyplot as plt

# Visualize missingness
msno.matrix(airquality)
plt.show()

Beispiel für Luftqualität

# Isolate missing and complete values aside
missing = airquality[airquality['CO2'].isna()]
complete = airquality[~airquality['CO2'].isna()]

Beispiel für Luftqualität

# Describe complete DataFramee
complete.describe()

       Temperature          CO2
count  8991.000000  8991.000000
mean     18.317829     1.739584
std       8.832116     1.537580
min      -1.900000     0.000000
...      ...        ...
max      44.600000    11.900000

# Describe missing DataFramee
missing.describe()

       Temperature  CO2
count   366.000000  0.0
mean    -39.655738  NaN
std       5.988716  NaN
min     -49.000000  NaN
...      ...        ...
max     -30.000000  NaN

Beispiel für Luftqualität

# Describe complete DataFramee
complete.describe()

       Temperature          CO2
count  8991.000000  8991.000000
mean     18.317829     1.739584
std       8.832116     1.537580
min      -1.900000     0.000000
...      ...        ...
max      44.600000    11.900000

# Describe missing DataFramee
missing.describe()

       Temperature  CO2
count   366.000000  0.0
mean    -39.655738  NaN   <--
std       5.988716  NaN
min     -49.000000  NaN   <--
...      ...        ...
max     -30.000000  NaN   <--

sorted_airquality = airquality.sort_values(by = 'Temperature')
msno.matrix(sorted_airquality)
plt.show()

sorted_airquality = airquality.sort_values(by = 'Temperature')
msno.matrix(sorted_airquality)
plt.show()

Arten von fehlenden Werten

Wie geht man mit fehlenden Daten um?

Einfache Ansätze:

Fehlende Daten ausschließen
Mit statistischen Maßen (Mittelwert, Median, Modus...) ableiten

Komplexere Ansätze:

Mit einem algorithmischen Ansatz errechnen
Mit Machine-Learning-Modellen errechnen

Umgang mit fehlenden Daten

airquality.head()

         Date  Temperature  CO2
0  05/03/2005          8.5  2.5
1  23/08/2004         21.8  0.0
2  18/02/2005          6.3  1.0
3  08/02/2005        -31.0  NaN
4  13/03/2005         19.9  0.1

Löschen fehlender Werte

# Drop missing values
airquality_dropped = airquality.dropna(subset = ['CO2'])
airquality_dropped.head()

         Date  Temperature  CO2
0  05/03/2005          8.5  2.5
1  23/08/2004         21.8  0.0
2  18/02/2005          6.3  1.0
4  13/03/2005         19.9  0.1
5  02/04/2005         17.0  0.8

Ersetzen durch statistische Maße

co2_mean = airquality['CO2'].mean()
airquality_imputed = airquality.fillna({'CO2': co2_mean})
airquality_imputed.head()

          Date  Temperature       CO2
0  05/03/2005          8.5  2.500000
1  23/08/2004         21.8  0.000000
2  18/02/2005          6.3  1.000000
3  08/02/2005        -31.0  1.739584
4  13/03/2005         19.9  0.100000

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