pandas fundamentals: 5 กลุ่ม pd functions ที่ควรรู้ในการทำงานกับข้อมูล พร้อมตัวอย่างจาก Spotify dataset

pandas เป็น library ใน Python ที่นิยมใช้ทำงานกับ data เพราะ:

• pandas สามารถเก็บข้อมูลในรูปแบบ table หรือ data frame ได้
• มี functions/methods สำหรับทำงานกับ data frame

.

ในบทความนี้ เราจะมาดูวิธีใช้ pandas ในการทำงานกับ data เบื้องต้นกัน

โดย functions ของ pandas ที่เราจะดู แบ่งเป็น 5 กลุ่ม ได้แก่:

ถ้าพร้อมแล้ว ไปเริ่มกันเลย

1. 🎧 Dataset: Spotify Tracks
2. ▶️ Press Play
   1. 1️⃣ Install
   2. 2️⃣ Import
   3. 3️⃣ Read
3. 🎶 Playlist #1 – Exploring
   1. 1️⃣ .head()
   2. 2️⃣ .info()
   3. 3️⃣ .describe()
   4. 4️⃣ .shape
4. 🎶 Playlist #2 – Selecting & Filtering
   1. 1️⃣ df[condition]
   2. 2️⃣ .query()
5. 🎶 Playlist #3 – Sorting
   1. 1️⃣ .sort_values()
6. 🎶 Playlist #4 – Slicing
   1. 1️⃣ df[column_name]
   2. 2️⃣ .loc[]
   3. 3️⃣ .iloc[]
   4. 4️⃣ .filter()
7. 🎶 Playlist #5 – Aggregating
   1. 1️⃣ Aggregation Functions
   2. 2️⃣ .agg()
   3. 3️⃣ .groupby()
8. ⏭️ Next Song
   1. 💻 Example Code
   2. 📚 Further Reading

🎧 Dataset: Spotify Tracks

ในบทความนี้ dataset ที่จะใช้เป็นตัวอย่าง คือ Spotify Tracks Dataset จาก Kaggle

Spotify Tracks Dataset เป็นชุดข้อมูลเพลงใน Spotify ทั้งหมด 125 แนวเพลง และประกอบด้วย 20 columns เช่น:

• track_name: ชื่อเพลง
• artists: ชื่อศิลปิน
• popularity: คะแนนความนิยม
• energy: ความดัง + ความเร็ว
• liveness: เป็นเพลง live หรืออัดใน studio

▶️ Press Play

ก่อนไปดูการใช้งาน pandas เรามาดูวิธีการเตรียม pandas และ dataset กันก่อน:

1. Install
2. Import
3. Read

.

1️⃣ Install

ในการใช้งาน pandas ให้เราเริ่มจากติดตั้ง pandas ก่อน:

# Install pandas
!pip install pandas

Note: ถ้าใครติดตั้งแล้ว สามารถไปที่ step ต่อไปได้เลย

.

2️⃣ Import

หลังติดตั้ง pandas แล้ว ให้เรียกใช้งานผ่านคำสั่ง import:

# Load pandas
import pandas as pd

Note:

• pandas มักใช้ตัวย่อ pd เพื่อง่ายต่อการทำงาน
• ทุกครั้งที่เปิด session ใหม่ จะต้อง run บรรทัดนี้ก่อนทำงานเสมอ

.

3️⃣ Read

เมื่อติดตั้งและเรียกใช้งาน pandas แล้ว ให้โหลด dataset ที่ต้องการใช้งานซึ่งในกรณีนี้ คือ Spotify Tracks Dataset ซึ่งเป็นไฟล์ CSV โดยเราจะโหลดผ่าน read_csv() ของ pandas:

# Load the dataset
spotify = pd.read_csv("spotify_tracks_dataset.csv", index_col=0)

Note: ในกรณีของ Spotify Tracks Dataset เราต้องใช้ index_col=0 เพื่อบอก pandas ว่า เราจะไม่ต้องการสร้าง column ที่เป็น running number

.

หลังจากทำครบทั้ง 3 ขั้นตอนนี้แล้ว เราสามารถเริ่มทำงานกับข้อมูลด้วย pandas กันได้เลย

🎶 Playlist #1 – Exploring

เริ่มแรก เรามาดูการใช้งาน pandas เพื่อสำรวจข้อมูลเบื้องต้นกัน

Functions ในกลุ่มนี้ประกอบด้วย 4 functions/methods:

1. .head()
2. .info()
3. .describe()
4. .shape

.

1️⃣ .head()

Use case:

เรียกดู 5 rows แรกของ dataset

ตัวอย่าง:

# View the first 5 rows
spotify.head()

ผลลัพธ์:

Note:

• ถ้าต้องการดูมากกว่า 5 rows ให้ใส่จำนวน rows ที่ต้องการ เช่น spotify.head(10) จะเรียกดู 10 rows แรก

.

2️⃣ .info()

Use case:

ดูข้อมูลภาพรวมของ dataset

ตัวอย่าง:

# Get overview of the dataset
spotify.info()

ผลลัพธ์:

.

3️⃣ .describe()

Use case:

เรียกดู summary stats ของ datasets ซึ่งได้แก่:

• Count
• Mean
• Standard deviation (std)
• Min
• Quartiles
  • 25
  • 50
  • 75
• Max

ตัวอย่าง:

# Get summary stats
spotify.describe()

ผลลัพธ์:

Note:

โดย default, .describe() จะสรุปข้อมูลเฉพาะ column ที่เป็น numerical variable เท่านั้น

ถ้าเราต้องการ summary stats ของ categorical variable เราสามารถใช้ argument include="all" ได้:

# Get summary stats for all variable types
spotify.describe(include="all")

ผลลัพธ์:

จะเห็นได้ว่า ตอนนี้เราจะได้ summary stats ของทั้ง numerical (เช่น popularity) และ categorical variables (เช่น artists)

.

4️⃣ .shape

Use case:

ดูจำนวน rows และ columns ของ dataset

ตัวอย่าง:

# See the dimensions of the dataset
spotify.shape

ผลลัพธ์:

• 114000 คือ จำนวน rows
• 20 คือ จำนวน columns

🎶 Playlist #2 – Selecting & Filtering

ในกลุ่มการใช้งานที่ 2 เรามาดูวิธีการเลือกและกรองข้อมูลกัน:

1. df[condition]
2. .query()

.

1️⃣ df[condition]

Use case:

df[condition] เป็น syntax เพื่อกรองข้อมูล

ตัวอย่าง:

เราต้องการดูข้อมูลเพลงที่มีคะแนนความนิยม (popularity) สูงกว่า 80:

# Select records where popularity is greater than 80
spotify[spotify["popularity"] > 80]

ผลลัพธ์:

Note:

ในการกรอง เราสามารถใช้ comparison operators เหล่านี้ช่วยได้:

นอกจากนี้ เราสามารถใช้ Boolean operators เพื่อเพิ่ม conditions ในการกรองข้อมูลได้:

เช่น ดูข้อมูลเพลงที่มีคะแนนความนิยม (popularity) สูงกว่า 80 จากวง The Neighbourhood (ดูจาก artists):

# Select records where popularity is greater than 80 from The Neighbourhood
spotify[(spotify["popularity"] > 80) & (spotify["artists"] == "The Neighbourhood")]

ผลลัพธ์:

.

2️⃣ .query()

Use case:

.query() ทำหน้าที่คล้ายกับ df[condition] นั่นคือ กรองข้อมูล

แต่ .query() มีข้อดีอยู่ 2 อย่าง:

1. ใช้งานง่าย
2. เหมาะกับการกรองข้อมูล ด้วย conditions ที่ซับซ้อน

การเขียน input ของ .query() เราจะใช้ใน syntax ของ SQL

ตัวอย่าง:

จากตัวอย่างก่อนหน้านี้ที่เราต้องการดูข้อมูลเพลงที่:

• มีคะแนนความนิยม (popularity) สูงกว่า 80
• จากวง The Neighbourhood (ดูจาก artists)

เราสามารถเขียน .query() ได้ดังนี้:

# Filter with .query()
spotify.query("popularity > 80 and artists == 'The Neighbourhood'")

ผลลัพธ์:

Note:

ถ้าเราเทียบระหว่าง df[condition] และ .query() :

จะเห็นว่า .query():

• สั้นกว่า
• ทำความเข้าใจได้ง่ายกว่า

🎶 Playlist #3 – Sorting

หลังจากกรองข้อมูล บางครั้งเราอยากจะจัดลำดับข้อมูล เพื่อช่วยในการทำความเข้าใจข้อมูล:

• .sort_values()

.

1️⃣ .sort_values()

Use case:

จัดเรียงข้อมูล โดย:

• default จะเรียงจากน้อยไปมาก (A-Z)
• ถ้าต้องการเรียงจากมากไปน้อย (Z-A) ให้ใช้ ascending=False

ตัวอย่าง:

ต้องการเรียงเพลงตามคะแนนความนิยม (popularity) จากสูงไปต่ำ เพื่อหาเพลงฮิต:

# Sort tracks by popularity in descending order
spotify.sort_values(by="popularity", ascending=False)

ผลลัพธ์:

🎶 Playlist #4 – Slicing

ในกลุ่มนี้ เราจะมาดู 4 วิธี เพื่อดึง rows และ/หรือ columns ออกจาก dataset กัน:

1. df[column]
2. .loc[]
3. .iloc[]
4. .filter()

.

1️⃣ df[column_name]

Use case:

df[column_name] เป็น syntax เพื่อเลือกข้อมูลจาก column ที่ต้องการ โดย:

• df หมายถึง ชื่อ dataset
• column_name หมายถึง ชื่อ column ที่เราเลือก

ตัวอย่าง:

เลือกดูชื่อเพลง (track_name):

# Select column track_name
spotify["track_name"]

ผลลัพธ์:

Note:

ถ้าต้องการมากกว่า 1 column เราสามารถใส่ input เป็น list ได้

เช่น เลือกชื่อเพลง (track_name) และคะแนนความนิยม (popularity):

# Select columns track_name and popularity
spotify[["track_name", "popularity"]]

ผลลัพธ์:

.

2️⃣ .loc[]

Use case:

เลือก rows และ/หรือ columns โดยใช้ ชื่อ rows และ columns (label-based)

Syntax:

.loc[] มีหลักการใช้งานดังนี้:

• r_lab คือ ชื่อ row
• rx:ry คือ ช่วง rows ที่ต้องการเลือก
• [r_list] คือ list ของ rows ที่ต้องการเลือก
• c_lab คือ ชื่อ column ที่ต้องการเลือก
• cx:cy คือ ช่วง columns ที่ต้องการเลือก
• [c_list] คือ list ของ columns ที่ต้องการเลือก

ตัวอย่าง:

เลือก 5 rows แรก และแสดงเฉพาะ:

• ชื่อเพลง (track_name)
• ชื่อศิลปิน (artists)
• คะแนนความนิยม (popularity)

# Select first 5 rows from track_name, artists, popularity
spotify.loc[0:4, ["track_name", "artists", "popularity"]]

ผลลัพธ์:

.

3️⃣ .iloc[]

Use case:

เลือก rows และ/หรือ columns โดยใช้ ตำแหน่ง rows และ columns (position-based)

Syntax:

.iloc[] มีวิธีการใช้งาน คล้ายกับ .loc[] ดังนี้:

• r_index คือ ตำแหน่ง row
• rx:ry คือ ช่วง rows ที่ต้องการเลือก
• [r_list] คือ list ของ rows ที่ต้องการเลือก
• c_index คือ ตำแหน่ง column ที่ต้องการเลือก
• cx:cy คือ ช่วง columns ที่ต้องการเลือก
• [c_list] คือ list ของ columns ที่ต้องการเลือก

ความแตกต่างระหว่าง .loc[] และ .iloc[] คือ สิ่งที่ใช้ในการเลือก s และ columns:

• .loc[] ใช้ ชื่อ (label)
• .iloc[] ใช้ ตำแหน่ง (position)

ตัวอย่าง:

เลือก 5 rows แรก และแสดงเฉพาะ:

• ชื่อเพลง (track_name)
• ชื่อศิลปิน (artist_name)
• คะแนนความนิยม (popularity)

# Select first 5 rows from track_name, artists, popularity
spotify.iloc[0:5, [0, 1, 5]]

ผลลัพธ์:

.

4️⃣ .filter()

Use case:

.filter() ทำหน้าที่คล้ายกับ df[condition] แต่ทรงพลังกว่า เพราะเลือกกรองข้อมูลได้ทั้ง rows และ columns

Syntax:

df.filter(condition, axis)

• df คือ ชื่อ dataset
• condition คือ เงื่อนไขในการเลือกข้อมูล ซึ่งเรามี 3 parametres ให้เลือกใช้:
  • items กรองตาม labels ของ rows หรือ columns
  • like กรองตาม คำค้นหา
  • reg กรองตาม regular expression
• axis ระบุว่า ต้องการเลือก rows (0) หรือ columns (1)

ตัวอย่าง:

เลือก rows ที่เลข 123:

# Select rows with "123"
spotify.filter(like="123", axis=0)

ผลลัพธ์:

หรือ เลือกข้อมูลจาก columns:

• ชื่อเพลง (track_name)
• ชื่อศิลปิน (artist_name)
• คะแนนความนิยม (popularity)

# Select first 5 rows from track_name, artists, popularity
spotify.filter(items=["track_name", "artists", "popularity"])

ผลลัพธ์:

🎶 Playlist #5 – Aggregating

สุดท้าย เรามาดูวิธีการสรุปข้อมูลกัน:

1. Aggregation functions
2. .agg()
3. .groupby()

.

1️⃣ Aggregation Functions

ในกรณีที่เราต้องการ คำนวณค่าทางสถิติ pandas มี functions ให้เลือกใช้งานมากมาย เช่น:

ตัวอย่าง:

ต้องการหาค่าเฉลี่ยของคะแนนความนิยม (popularity):

# Calculate the mean of popularity
spotify["popularity"].mean()

ผลลัพธ์:

หรือหา SD ของคะแนนความนิยม (popularity):

# Calculate the SD of popularity
spotify["popularity"].std()

ผลลัพธ์:

.

2️⃣ .agg()

Use case:

ในบางครั้ง เราต้องการคำนวณหลายค่าทางสถิติพร้อมกัน เช่น ตัวอย่างก่อนหน้านี้ที่เราต้องการหา mean และ SD

แทนที่เราจะเขียน code เพื่อแสดงผลแยกกัน เช่น:

# Calculate mean
spotify["popularity"].mean()

# Calculate SD
spotify["popularity"].std()

เราสามารถใช้ agg() เพื่อช่วยลดเวลาได้

ตัวอย่าง:

หาค่าเฉลี่ยและ SD ของคะแนนความนิยม (popularity):

# Calculate mean and SD of popularity
spotify["popularity"].agg(["mean", "std"])

ผลลัพธ์:

Note:

เราสามารถใช้ .agg() เพื่อคำนวณค่าทางสถิติกับหลาย column พร้อมกันได้ เช่น หาค่า:

• mean
• std

ให้กับ:

• คะแนนความนิยม
• ความยาวของเพลง

# Calculate mean and SD for popularity and duration_ms
spotify[["popularity", "duration_ms"]].agg({
		"popularity": ["mean", "std"],
		"duration_ms": ["mean", "std"]
		})

ผลลัพธ์:

.

3️⃣ .groupby()

Use case:

บางครั้ง เราต้องการคำนวณค่าทางสถิติตามกลุ่มข้อมูล

เราสามารถใช้ .groupby() เพื่อจับกลุ่มข้อมูล ก่อนจะคำนวณค่าทางสถิติได้

ตัวอย่าง:

ต้องการหา ค่าเฉลี่ยและ SD ของคะแนนความนิยม (popularity) ของศิลปินแต่ละคน:

# Group by artists and calculate mean of popularity 
spotify.groupby("artists")["popularity"].agg(["mean", "std"])

ผลลัพธ์:

⏭️ Next Song

.

💻 Example Code

สำหรับคนที่ลองรัน code ด้วยตัวเอง สามารถโหลด code ตัวอย่างได้ที่ GitHub

.

📚 Further Reading

สำหรับคนที่สนใจเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับ pandas สามารถศึกษาต่อได้ตาม links ด้านล่าง:

• Pandas Tutorial
• Pandas Cheat Sheet: Data Wrangling in Python
• Pandas Cheat Sheet for Data Science in Python
• Iloc vs Loc in Pandas: A Guide With Examples
• Data Manipulation with pandas