计数和比例的转换矩阵 python

Question

我有一个矩阵，其中包含 class 不同年份的成绩（行代表年份，列代表成绩）。我想要的是建立一个年与年之间变化的转换矩阵。

例如，我想要 y 轴上的 t-1 年和 x 轴上的 t 年，然后我想要一个转换矩阵，其中包含 t-1 年之间 A 级人数的差异和 t，t-1 年和 t 年之间的 B 级，依此类推。然后是具有比例的第二个转换矩阵，例如： - 在 t-1 年和 t 年之间，有 z% more/less 人的成绩为 A/B/C/D/F.

显然最重要的部分是对角线，它代表不同年份同一年级的变化。

我希望在 Python 内完成。

非常感谢，我希望一切都清楚。

结果示例： enter image description here

Answer 1

您可以将 pandas 库与 df.diff 一起使用。 numpy 可以使用 np.subtract.outer 生成所有可能差异的矩阵。下面是一个例子。

import pandas as pd
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
years = ['2015', '2016', '2017']
grades = ['A', 'B', 'C', 'D']

df = pd.DataFrame(np.random.randint(0, 10, (3, 4)), columns=grades, index=years)

print(df)

      A  B  C  D
2015  5  0  2  0
2016  7  2  0  2
2017  3  7  6  7

df_diff = df.diff(axis=0)
print(df_diff)

df_diff 中的每一行是当前行与原始 df 的前一行之间的差异

        A        B     C     D
2015    NaN     NaN   NaN   NaN
2016    2.0     2.0   -2.0  2.0
2017    -4.0    5.0   6.0   5.0

a = np.array([])
differences = []
for i, y in enumerate(years):
    for j, g in enumerate(grades):
        differences.append(y+g)
        a = np.append(a, df.iloc[i,j])

df3 = pd.DataFrame(np.subtract.outer(a, a), columns=differences, index=differences)
print(df3)

      2015A   2015B  2015C  2015D   2016A   2016B   2016C   2016D   2017A   2017B   2017C   2017D
2015A   0.0     5.0  3.0    5.0 -2.0    3.0     5.0 3.0      2.0    -2.0    -1.0    -2.0
2015B   -5.0    0.0 -2.0    0.0 -7.0    -2.0    0.0 -2.0    -3.0    -7.0    -6.0    -7.0
2015C   -3.0    2.0  0.0    2.0 -5.0    0.0     2.0 0.0     -1.0    -5.0    -4.0    -5.0
2015D   -5.0    0.0 -2.0    0.0 -7.0    -2.0    0.0 -2.0    -3.0    -7.0    -6.0    -7.0
2016A   2.0     7.0 5.0     7.0  0.0    5.0     7.0  5.0    4.0     0.0   1.0       0.0
2016B   -3.0    2.0 0.0     2.0 -5.0    0.0     2.0 0.0    -1.0    -5.0  -4.0   -5.0
2016C   -5.0    0.0 -2.0    0.0 -7.0    -2.0    0.0 -2.0   -3.0    -7.0  -6.0   -7.0
2016D   -3.0    2.0 0.0     2.0 -5.0    0.0     2.0 0.0    -1.0     -5.0    -4.0    -5.0
2017A   -2.0    3.0 1.0     3.0 -4.0    1.0     3.0 1.0     0.0    -4.0  -3.0   -4.0
2017B   2.0     7.0 5.0     7.0 0.0     5.0     7.0 5.0     4.0     0.0     1.0     0.0
2017C   1.0     6.0 4.0     6.0 -1.0    4.0     6.0 4.0     3.0    -1.0   0.0     -1.0
2017D   2.0     7.0 5.0     7.0 0.0     5.0     7.0 5.0     4.0     0.0   1.0 0.0

使用 matplotlib

中的 matshow 绘制此矩阵

plt.matshow(df3)
plt.colorbar()
plt.show()

计数和比例的转换矩阵 python

transition matrix for counts and proportions python

python

dataframe

matrix

transition

markov