Unity3D入门篇

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了Unity3D入门篇相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

相关网址汇总

文章目录


1.Unity官网(外网)：https://unity.com

2.Unity官网(内网)：https://unity.cn

3.Unity学习：
https://learn.unity.com
https://learn.unity.com/projects

4.Unity官方商店：https://assetstore.unity.com

基本操作以及模块简介

视角操作以及组件

组件设置
1.导航器Gizmo:表示世界坐标的方向
2.栅格Grid:表示XZ坐标平面
3.天空盒Skybox:表示游戏世界的背景

3D视图：
1.旋转视图：右键 / Alt+左键
2.视角缩放：滚轮 / Alt+右键

导航器：
1.按住Shift，点击中间的小方块，恢复方向
2.点Y轴，顶视图
3.点X轴，右视图
4.点Z轴，前视图

视野中心：
1.将某物体放置于世界中心：选中一个物体，长按住F键
此时旋转视图，似是绕着物体旋转。
2.出生点:添加一个新物体，其位于视图中心。并不是（0，0，0）。

透视和正交：
透视视图Perspective：近大远小
正交视图Orthographic：等距视图Isometric，物体显示与距离无关
在导航器下方的persp处调节。

透视，广角设定:
摄像机的广角Field默认为60°。广角越大，透视畸变太厉害。可以设为30~40°。

物体操作

Unity自带的基础模型

  • Cube,立方体
  • Sphere,球体
  • Capsule,胶囊体
  • Cylinder,圆柱体
  • Plane,平面

旋转工具Rotate Tools：
在Unity中，顺时针旋转，对应方向参量为负方向。
逆时针旋转，对应方向参量为正方形。
此外，按住ctrl键旋转使其每次角增量为15°。

缩放工具Scale Tools:
*AF扩展插件：AfSimpleExtension
扩展功能：
1.输出物体的尺寸Scale

2.聚焦到事业重心 G键

3.快速切换正交视图与等距视图。

模型操作

网格Mesh：存储了模型的形状数据（面，顶点坐标，法向坐标等）。
材质Material：需添加到物体上，定义了物体的表面细节（颜色，是否金属，粗糙程度，是否透明…）
纹理Textures：需添加到材质上，可以是贴图。

模型建好以后一般导出为 fbx文件格式。

在Unity中，

  • 一个平面是没有厚度的
  • 正面可见，背面透明

或者说，平面的背面不会被渲染。

※ FBX文件的使用方式：
1.材质替换

  • 选中 *.fbx 文件
  • 在Inspector 中切到 Materials属性—>Use Embeded Materials,On Demand Remap:映射新的材质
  • 点Apply 应用

    2.使用外部材质 Use External Materials
  • 选中fbx文件
  • Location：Use External Materials使用外部材质
  • 点Apply应用，将内嵌材质解压缩到Materials目录下
  • 直接修改Materials目录下的材质文件。

资源文件

资源文件：Assets目录下的文件，被称为资源。
常见类型：

  • 模型文件Model *.fbx
  • 图片文件Texture *.jpg/png/psd/tif
  • 音频文件AudioClip *.mp3/wav/aiff
  • 脚本文件Script *.cs
  • 材质文件，场景文件 *.mat,*.unity

轴心，父子关系，空物体
Global全局坐标系：绝对坐标，其X Y Z 指向世界的上下东西南北

Local本地坐标系：相对坐标，其X Y Z 指向模型的前后左右上下

坐标轴的含义：

  • X：Right 向右
  • Y：up 向上
  • Z：forward 向前，一般要求模型直面与Z轴方向一致。

组件Component

常见组件：

  • Light：光照
  • Mesh Filter：网格过滤器,加载网格数据
  • Mesh Renderer：网格渲染器，无渲染物体无法显示

组件的增添与删除…

AudioSource组件的使用方式：
1.添加一个音乐文件 *.mp3/wav/aiff
2.创建一个物体

  • Add Component,Audio | Audio Source
  • 将音乐文件拖到Audiosource.AudioClip属性
  • 在3D窗口上方选 Toggle Audio On

Transform变换组件：

  • Position:方位
  • Rotation:旋转
  • Scale:尺寸

摄像机组件
实用操作：
Align with View：调整摄像机角度使其与3D视图对齐。

预制体简述
预制体：预先规定好信息的一些游戏对象。以便于下次使用。
一些细节：

  • 预制体导出时需要勾选其依赖(材质，脚本等)，否则无法正常使用。
  • 预制体仅仅记录了结点信息
  • prefab不包含材质贴图数据，仅包含引用

脚本与编程

给游戏对象挂载脚本的步骤：

  • 创建Scripts文件夹，在其中创建一个C#文件
  • 进入C#，编写代码，并保存
  • 将脚本文件挂载到游戏对象中（拖拽 or AddComponent）即可

Tips：

  • C#文件名必须和类名一致，否则无法挂载
  • 脚本必须被挂载到物体上，才会被调用

常用的信息代码：

GameObject obj = this.gameObject; //获取到当前脚本挂载游戏对象
string name = obj.name; //获取到游戏对象名字
Transform tr = obj.transform; // 获取到Transform属性
Vector3 pos = tr.position; //获取到Transfrom中的position值(返回值是三维向量)

Debug.Lo("物体当前的位置："+pos.ToString("F3")); //保留三位小数

//世界坐标和本地坐标
//this.gameObject.transform 可等效写为 this.transform
tr.localPosition; //本地坐标
tr.position; //世界坐标


//修改某物体的坐标
this.transform.localPosition = new Vector3(1.5f, 2.5f, 0);

帧更新与物体运动
C#代码中的Update()方法：

void Update()
    
        //Debug.Log("帧更新 Time：" + Time.time); // 获取游戏时间，测试帧率
        //Debug.Log("帧更新 时间差：" + Time.deltaTime); // 每次刷新的时间差
        
        //物体移动
        //设置小车运动的速度
        float speed = 100;
        float distance = speed * Time.deltaTime;
        Vector3 pos = this.transform.localPosition;
        pos.z += distance;
        this.transform.localPosition = pos;
        
        //使用Translate方法实现物体移动
        this.transform.Translate(0, 0, distance);
        
        //dx,dy,dz分别为三个方向的增量，space可选择相对于哪个坐标系
        this.transform.Translate(dx,dy,dz,space);
        //例子
        this.transfrom.Translate(distance,0,distance,Space.Self/World)

物体转向

void Start()

    //转向（在途中加入一个红旗，获取到红旗方向，让小车向红旗方向运行）
    GameObject flag = GameObject.Find("红旗");
    this.transform.LookAt(flag.transform);


void Update()
    float speed  = 100;
    float distance = speed * Time.deltaTime;
    
    this.transform.Translate(0,0,distance,Space.Self);

小练习：当车到达旗子时，停止运动

public class SimpleLogic : MonoBehaviour

    GameObject flag;
    // Start is called before the first frame update
    void Start()
    
        flag = GameObject.Find("红旗");
        this.transform.LookAt(flag.transform);
    

    // Update is called once per frame
    void Update()
     
        //让小车到达红旗时停下来
        Vector3 p1 = this.transform.position;
        Vector3 p2 = flag.transform.position;
        Vector3 p = p2 - p1;
        //求得两个向量的模值
        float length1to2 = p.magnitude;

        if (length1to2 >= 30)
        
            //设置小车运动的速度
            float speed = 100;
            float distance = speed * Time.deltaTime;

            this.transform.Translate(0, 0, distance, Space.Self);

物体的旋转
方式一:采用传统的改Rotation值的方式

//不易操作，官方不建议使用
transform.rotation=...

//建议使用欧拉角的方式

方式二：采用欧拉角的计算方法

transform.eulerAngles = new Vector3(0,45,0)
transform.localEulerAngles = new Vector3(0,45,0);

案例：将游戏对象 风扇 转起来
方案一：使用传统欧拉角

void Update()
    
        //旋转速度(1800°/s)
        float rotateSpeed = 1800;
        float rotateValue = rotateSpeed * Time.deltaTime;

        Vector3 angles = this.transform.localEulerAngles;

        angles.y += rotateValue;

        this.transform.localEulerAngles = angles;

方案二：使用Rotate() API直接调用

void Update()
    //设置旋转速度
    float rotateSpeed = 1800;
    
    this.transform.Rotate(0,rotateSpeed * Time.deltaTime,0,Space.Self);

脚本与编程的实质：

//unity框架会自动创建游戏对象为一个结点
GameObject obj = new GameObject();
//紧接着创建该游戏结点下挂载的脚本，并由框架挂载到该游戏结点下
SimpleLogic sl = new SimpleLogic();
//并由Unity自动调用Start和Update方法实现初始化和帧更新

消息函数
在c#语言中，所有的脚本类都 应该继承于 MonoBehavior 类，其作用类比于Java中的 Object 类。
消息函数（事件函数）：是指一些回调函数。比如Start()方法会在脚本初始化的时候被调用，而Update()会在帧更新的时候被调用。

常见的消息函数：

  • Awake:初始化，仅执行一次，组件被禁用时也会调用
  • Start:初始化，仅执行一次，组件被禁用时不会调用
  • Update:帧更新，每帧调用一次
  • OnEnable:当组件启用的时候调用
  • OnDisable:当组件禁用时被调用

脚本的执行顺序

  • 脚本的执行顺序与Hierarchy中层级顺序无关
  • 一般的，可以在Project Setting中的Scripts Execution Order中设置脚本执行的优先级。但没必要！！！

脚本参数：

给脚本添加一个参数：

[ Tooltip("这个是Y轴向的角速度") ]
public float rotateSpeed = 30f;
//在Unity中，脚本参数多了一栏Rotate Speed,值为30

注意事项：

  • 修饰符必须为 public
  • 参数名称必须采用驼峰式命名
  • 可采用Tooltip给参数名称添加解释
  • 代码中的规定数值为参数的默认值，通过reset按钮可重置

值类型和引用类型：
值类型：

  • 值类型本身是一个值，可直接赋值，若未赋值，则默认为0
  • 不能为null

结构体类型:

  • 本质也是值类型，不能设置为null
  • 设置初始值时必须采用new的方式
  • 典例：Vector3
public int intValue ; //0
public float floatValue = 0.5f;
public bool boolValue = true;
public string stringValue = "Hello C-Sharp";
public Vector3 rotateSpeed = new Vector3(1,1,1);

引用类型：
案例：如果一个平面内有两个红旗，我们需要手动规定小车向哪个红旗移动，就可以采用引用类型的属性

public GameObject target; //目标物体

void Start ()
    this.transform.LookAt(target.transform);

注意：一定要给引用类型赋值，否则会报 空指针异常。

鼠标的输入

旋转飞车实例：

void Update()
    
        /*
            0：鼠标左键
            1：鼠标右键
            2：鼠标中键
         */
        if (Input.GetMouseButtonDown(0))
        
            Debug.Log("鼠标按下");
            rotateSpeed = 900f;
            moveSpeed = 300f;
        
        if (Input.GetMouseButtonUp(0))
        
            Debug.Log("鼠标抬起");
            rotateSpeed = 0f;
            moveSpeed = 0f;
        
        this.transform.Rotate(0, rotateSpeed * Time.deltaTime, 0, Space.Self);
        this.transform.Translate(0, 0, moveSpeed * Time.deltaTime, Space.World);

相关API：

  • GetMouseButtonDown:鼠标按下
  • GetMouseButtonUp:鼠标抬起
  • GetMouseButton:状态探测，只要鼠标按下，会一直调用。

旋转飞车实例2：

void Update()
    
        /*
            0：鼠标左键
            1：鼠标右键
            2：鼠标中键
         */
        if (Input.GetMouseButton(0))
        
            rotateSpeed = 900f;
            moveSpeed = 300f;
        
        else
        
            rotateSpeed = 0;
            moveSpeed = 0;
        
        this.transform.Rotate(0, rotateSpeed * Time.deltaTime, 0, Space.Self);
        this.transform.Translate(0, 0, moveSpeed * Time.deltaTime, Space.World);

&一些补充的工具函数

//获取到鼠标点击的位置坐标
Vector3 mousePos = Input.mousePosition;
//获取到屏幕的尺寸
int screenWidth = Screen.width;
int screenHeight = Screen.height;

//获取物体的屏幕坐标
Vector3 pos = this.transform.position;
Vector3 screenPos = Camera.main.WorldToScreenPoint(pos);

键盘的输入

常用API：

  • Input.GetKeyDown(key):按键事件，按下
  • Input.GetKeyUp(key):按键事件，抬起
  • Input.GetKey(key):案件状态，是否正被按下

代码来操作组件

操作AudioSource组件

//获取到AudioSource组件(泛型)
AudioSource audio = this.GetComponent<AudioSource>();
//播放
audio.Play();

引用别的组件：
应用场景：在主控结点中操作背景音乐的组件

public class MainLogic : MonoBehaviour

    //public GameObject bgmNode;
    //引用扬声器组件
    public AudioSource bgm;
    //引用脚本组件
    public FanLogic fan;
    //风扇转速
    public float rotateSpeed;
    
    void Start()
        //AudioSource audio = bgmNode.GetComponent<AudioSource>();
        //audio.Play();
        bgm.Play();
    
    
    void Update()
        if(Input.GetMouseButtonDown(0))
        
            rotateSpeed = 800;
            //旋转代码在FanLogic脚本下

获取物体API

案例：主控结点下找到无人机目录下的旋翼对象,并调用它的脚本组件

//主控结点
//方式二：(在Unity中拖入)
public GameObject wingNode;
//方式一：
void Start()
    GameObject node = GameObject.Find(无人机/旋翼);
    RotateLogic rotateLogic = node.GetComponent<RotateLogic>();

获取游戏节点的父级与子级：

//获取当前组件的父结点与父方位
Transform parent = this.transform.parent;
GameObject parentNode = this.transform.parent.gameObject;

//获取子结点的方位
//方式一：通过foreach遍历
foreach (Transform child in transform)

    Debug.Log("子物体" + child.name); //child


//方式二：通过GetChild()索引API
Transform child = this.transform.GetChild(0);

//方式三：通过名字查找子项
Transform child = this.transform.Find("子项名或路径");

给物体设置新的父级：

this.transform.SetParent(null/GameObject);

切换物体的显示状态：

Transform child = this.transform.Find("xxx");
if(child.gameObject.activeSelf)

    //隐藏
    child.gameObject.SetActive(false);

else

    //显示
    child.gameObject.SetActive(true);

资源的使用API

用户按下A，D键播放音效成功与失败

//成功音效
public AudioClip audioSuccess;
//失败音效
public AudioClip audioFail;

void Update()

    if (Input.GetKeyDown(KeyCode.A))
    
        AudioSource audio = GetComponent<AudioSource>();
        audio.PlayOneShot(audioSuccess);
    
    if (Input.GetKeyDown(KeyCode.D))
    
       AudioSource audio = GetComponent<AudioSource>();
       audio.PlayOneShot(audioFail);

制作随机音乐盒程序

using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;

public class MusicBox : MonoBehaviour

    public AudioClip[] songs;
    
    // Start is called before the first frame update
    void Start()
    
        if (songs == null || songs.Length == 0)
        
            Debug.Log("当前歌单列表为空！");
        
    

    // Update is called once per frame
    void Update()
    
        if (Input.GetKeyDown(KeyCode.Space))
        
            NextSong();
        
    

    private void NextSong()
    
        //随机播放
        int randomIndex = Random.Range(0, songs.Length);

        //取到AudioSource组件
        AudioSource audio = GetComponent<AudioSource>();

        audio.clip = this.songs[randomIndex];
        audio.Play();
        Debug.Log("正在播放第" + (randomIndex+1) + "首歌，歌名为：" + audio.clip.name);

定时调用与线程

Unity是单线程核心，暂时不必考虑线程，调度，并发。

//延迟调用API
this.Invoke("函数名",延迟时间);

//循环调用API
this.InvokeRepeating("函数名",循环时间间隔);

//查看当前线程的ID
int ThreadId = Thread.CurrentThread.ManagedThreadId;

//判断函数是否正在被调用
bool isInvoking = IsInvoking("函数名");
//取消该函数的调用
CancelInvoke("函数名");
//取消当前脚本所有Invoke调用
CancelInvoke();

向量的基本运算

//定义一个三维向量
Vector3 v1 = new Vector3(3,0,4);
//求向量的模长
float length = v1.magnitude;
//向量标准化
Vector3 v2 = v1.normalized;

//物体运动的优化写法
//定义一个三维向量来表示不同方向的速度
public Vector3 speed;

//优化物体移动写法
void Update()

     this.transform.Translate(speed * Time.deltaTime,Space.Self);

预制体与实例

通过API创建实例：

  • 首先准备子弹的预制体prefab
  • 添加火控脚本 FireLogic.cs
//子弹预制体
public GameObject bulletPrefab;
//子弹目录
public Transform bulletFolder;
//子弹出生点
public Transform firePoint;
//炮塔的引用（为了获取到炮塔发射子弹的方向）
public Transform cannon;

void Update()

    //创建实例
    GameObject node = Object.Instantiate(bulletPrefab,bulletFolder);
    //指定出生点
    node.transform.position = this.firePoint.position;
    //指定初始角度
    node.transform.localEulerAngles = this.cannon.eulerAngles;
    //子弹脚本参数的设置（子弹飞行速度）
    node.GetComponent<BulletLogic>().setSpeed(0.5f);
  • 销毁子弹
//销毁自身结点的API
Object.Destroy(this.gameObject);
//注意不要写错，写为⬇，该写法是销毁组件，而并非结点
Object.Destroy(this);

物理系统与组件

刚体组件

Physic—>RigidBody:刚体组件
常用属性：

  • Mass:质量
  • Drag：摩擦力
  • AngularDrag:角摩擦力
    …

Physic—>Collider:碰撞模型
常用类型：BoxCollider,SphereCollider

物理材质Phsicas Material:

  • 在Assets中添加一个Physics Material
  • 在里面设置全局性的摩擦力Friction，弹性系数等等

碰撞检测
实现 碰撞检测的步骤：

  • RigidBody–>is Kinematic 勾选标记为 运动学刚体
  • Collider–>is Tragger 勾选 标记为触发器
  • 挂一个脚本，添加消息函数⬇
void OnTriggerEnter(Collider other)

    //拿到被碰撞物体的名字
    string name = other.name;
    //销毁被碰撞物体
    Object.Destroy(other.gameObject);
    Object.Destroy(this.gameObject);

3D 射击游戏实战

  • 1.导入模型
  • 2.更改天空盒
    Window--->Rendering--->lighting--->environment--->Skybox Material
  • 3.添加子弹，模型，材质，脚本等
  • 4.给子弹和怪兽添加碰撞检测
  • 5.子弹的自动发射，自毁与预制体
  • 6.玩家的按键操作
  • 7.怪兽的走位移动
  • 8.怪兽生成器
  • 9.子弹和爆炸特效

源码展示：
子弹BulletLogic：

using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;

/*
    子弹相关逻辑：
        准备工作：子弹的预制体以及导入工程
        1.子弹的Z轴移动
        2.子弹的自毁
        3.子弹的特效导入
 */
public class BulletLogic : MonoBehaviour

    //设置子弹的运动速度
    [Tooltip("子弹飞行速度")]
    public Vector3 speed;
    [Tooltip("子弹飞行时长")]
    public float lifetime = 5f;
    [Tooltip("子弹爆炸特效预制体")]
    public GameObject explosionEffect;

    // Start is called before the first frame update
    void Start()
    
        Invoke("SelfDestroy", lifetime);
    

    // Update is called once per frame
    void Update()
    
        this.transform.Translate(speed, Space.Self);
    

    //触发器函数
    private void OnTriggerEnter(Collider other)
    
        Debug.Log("发生碰撞了");
        //如果碰撞到怪兽
        if (!other.name.StartsWith("怪兽")) return;
        
        Destroy(this.gameObject);
        Destroy(other.gameObject);

        //创建一个爆炸粒子特效对象
        GameObject node = Object.Instantiate(explosionEffect,null);
        node.transform.position = this.transform.position;
        //当粒子特效播放完成时自动销毁
    

    //子弹自毁函数
    private void SelfDestroy()
    
        Debug.Log("子弹已自毁");
        Destroy(this.gameObject);

玩家PlayerLogic：

using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;

/*
    玩家相关逻辑：
        准备工作：导入玩家模型的预制体资源
        1.设置子弹发射点，并实现从该点定时发射子弹
        2.添加玩家的按键控制移动
 */
public class PlayerLogic : MonoBehaviour

    //预制体资源
    public GameObject bulletPrefab;
    //子弹生成目录
    public Transform bulletFolder;
    //子弹发射点
    public Transform firePoint;
    //子弹发射间隔
    public float fireInterval;
    //玩家移动速度
    public float playerSpeed;

    // Start is called before the first frame update
    void Start()
    
        InvokeRepeating("fire", fireInterval, fireInterval);
    

    // Update is called once per frame
    void Update()
    
        float speedX = 0;
        //按键控制
        if (Input.GetKey(KeyCode.A))
        
            speedX = -playerSpeed;
        
        else if (Input.GetKey(KeyCode.D))
        
            speedX = playerSpeed;
        
        else
        
            speedX = 0;
        
        this.transform.Translate(speedX * Time.deltaTime, 0, 0, Space.Self);
        
    

    //发射子弹的函数
    private void fire()
    
        //生成一个子弹实例
        GameObject bullet = Object.Instantiate(bulletPrefab, bulletFolder);
        //设置子弹的出生点
        bullet.transform.position = this.firePoint.position;

怪兽EnemyLogic:

using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;

/*
    怪兽相关逻辑：
        准备工作：导入怪兽的预制体进工程
        1.水平速度的蛇皮走位逻辑
        2.前后速度的固定逻辑
 */
public class EnemyLogic : MonoBehaviour

    //水平速度
    float speedX = 0;
    //前后速度
    public float speedZ;

    // Start is called before the first frame update
    void Start()
    
        //重复周期调用蛇皮走位
        InvokeRepeating("move", 0.1f, 0.5f);
    

    // Update is called once per frame
    void Update()
    
        this.transform.Translate(speedX * Time.deltaTime, 0, speedZ * Time.deltaTime, Space.Self);
    

    //怪兽的蛇皮走位
    private void move()
    
        //设置一个随机速度数组
        float[] speed =  -5, -10, -20,-30, 5, 10, 20 ,30;
        //随机选取一个速度作为水平速度
        int rnum = Random.Range(0, speed.Length);
        //设置速度
        speedX = speed[rnum];

怪兽生成器EnemyCreator:

using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;

/*
    怪兽生成器相关逻辑：
        1.定时生成怪兽即可
 */
public class EnemyCreator : MonoBehaviour

    //要创建的怪兽预制体
    public GameObject enemyPrefab;
    //创建怪物间隔时长
    public float enemyInterval = 0.5f;
    

    // Start is called before the first frame update
    void Start()
    
        InvokeRepeating("creatEnemy", 0.1f, enemyInterval);
    

    // Update is called once per frame
    void Update()
    
        
    

    private void creatEnemy()
    
        GameObject node = GameObject.Instantiate(enemyPrefab, this.transform);
        node.transform.position = this.transform.position;

        //调整随机出生点
        int rnum = Random.Range(-50, 50);
        node.transform.Translate(rnum, 0, 0, Space.Self);

恭喜未来的游戏开发工程师，正式入门！！！后会有期！！！

Pandas高级数据分析快速入门之二——基础篇

Pandas高级数据分析快速入门之一——Python开发环境篇
Pandas高级数据分析快速入门之二——基础篇
Pandas高级数据分析快速入门之三——统计分析篇
Pandas高级数据分析快速入门之四——表内、表间数据处理篇
Pandas高级数据分析快速入门之五——机器学习特征工程篇
Pandas高级数据分析快速入门之六——机器学习预测分析篇

0. Pandas构成

Pandas由两种常用的数据类型：
（1）Series是一种一维的带标签数组对象；
（2）DataFrame，二维数据表，Series容器。

其中，最常用的是DataFrame，做为数据分析数据载体——二维数据表，基于此有大量的统计分析函数。

DataFrame是一个二维表格型的数据结构，它含有一组有序的列，每列可以是不同的值类型（数值、字符串、布尔值等）。DataFrame既有行索引也有列索引，它可以被看做由Series组成的字典（共用同一个索引）。跟其他类似的数据结构相比（如R的data.frame），DataFrame中面向行和面向列的操作基本上是平衡的。其实，DataFrame中的数据是以一个或多个二维块存放的（而不是列表、字典或别的一维数据结构）。

0.1. 第一个DataFrame

df = pd.DataFrame({'float': [1.0],
                   'int': [1],
                   'datetime': [pd.Timestamp('20180310')],
                   'string': ['foo'],
                   'stringtoint':['666']})
df.dtypes #显示数据类型

float                 float64
int                     int64
datetime       datetime64[ns]
string                 object
stringtoint            object
dtype: object

0.2. Pandas数据类型

Pandas dtypePython类型Numpy类型说明
objectstrstring_,unicode_用于文本
int64intint_,int8_,int16,int32,int64,uint8,uint16,uint32,uint64用于整数
float64floatfloat_,float16,float32,float64用于浮点数
boolboolbool_用于布尔值
datetime64NANA用于日期时间
timedelta[ns]NANA用于时间差
categoryNANA用于有限长度的文本值列表

0.3. Pandas数据类型转换

df['stringtoint'] = df['stringtoint'].astype('int64') #object转换为整型
print(df)
print(df.dtypes)

   float  int   datetime string  stringtoint
0    1.0    1 2018-03-10    foo          666

float                 float64
int                     int64
datetime       datetime64[ns]
string                 object
stringtoint             int64
dtype: object

0.4. 用到的Python基础

0.4.1. 序列（List）

序列是 Python 中最基本的数据结构。
序列中的每个值都有对应的位置值，称之为索引，第一个索引是 0，第二个索引是 1，依此类推。

list = ['Google', 'Runoob', 1997, 2000]
 
print ("第三个元素为 : ", list[2])
list[2] = 2001
print ("更新后的第三个元素为 : ", list[2])
 
list1 = ['Google', 'Runoob', 'Taobao']
list1.append('Baidu')
print ("更新后的列表 : ", list1)

第三个元素为 :  1997
更新后的第三个元素为 :  2001
更新后的列表 :  ['Google', 'Runoob', 'Taobao', 'Baidu']

del list[2]
print ("删除第三个元素 : ", list)
list.remove('Google')
print ("删除Google元素 : ", list)

删除第三个元素 :  ['Google', 'Runoob', 2000]
删除Google元素 :  ['Runoob', 2000]

0.4.2. 字典

字典是另一种可变容器模型，且可存储任意类型对象。

字典的每个键值 key=>value 对用冒号 : 分割，每个对之间用逗号(,)分割，整个字典包括在花括号 {} 中 ,格式如下所示：
d = {key1 : value1, key2 : value2, key3 : value3 }

dict = {'Name': 'Runoob', 'Age': 7, 'Class': 'First'}
 
print ("dict['Name']: ", dict['Name'])
print ("dict['Age']: ", dict['Age'])
dict['Age'] = 10
print ("dict['Age']: ", dict['Age'])

dict['Name']:  Runoob
dict['Age']:  7
dict['Age']:  10

1. 从读取通用数据文件开始

Pandas直接读取CSV、Excel、Json等数据文件为数据表（DataFrame）。

1.1. 读XLS数据文件

首先，用表格工具新建Excel表“sport.xlsx”，内容以部分田径运动员信息为例如下图所示。

import pandas as pd
df = pd.read_excel('sport.xlsx')
print(df)

       id name        age Gender sport
0  1001.0  董国建  34.000000      男   马拉松
1  1002.0  苏炳添  31.000000      男    百米
2  1003.0  彭建华  24.000000      男   马拉松
3  1004.0  张德顺  25.000000      女   马拉松
4  1005.0  焦安静  25.000000      女   马拉松
5  1006.0  葛曼棋  24.000000      女    百米
6     NaN    6  27.166667    NaN   NaN

1.2. 读CSV数据文件

用文本编辑器工具新建CSVl表“sport.csv”，内容如下图所示。

import pandas as pd
df = pd.read_csv('sport.csv',encoding='utf_8')
print(df)

  Name Team Grander       Birth   Age
0  董国建  马拉松       男   1987-3-16  34.0
1  苏炳添   百米       男   1981-8-29  31.0
2  张德顺  马拉松       女   1996-2-21  25.0
3  葛曼棋   百米       女  1997-10-13  24.0

2. 对表（DataFrame）增减数据

2.1. 增减行数据

2.1.1. 增加行

按索引行赋值，数据格式为列表（List）。

df.loc[4] = ['焦安静','马拉松','女','1995-9-3',26.0] #按索引增加行
#如下增加数据行都是有效的，并且不依赖索引
df.append(pd.DataFrame({'Name':['彭建华'],'Team':['马拉松'],'Grander':['男'],'Birth':['1996-12-18'],'Age':[25.0]}), ignore_index=True)
df=df.append({'Name':'杨绍辉','Team':'马拉松','Grander':'男','Birth':'1992-7-9','Age':29.0}, ignore_index=True)
print(df)

  Name Team Grander       Birth   Age
0  董国建  马拉松       男   1987-3-16  34.0
1  苏炳添   百米       男   1981-8-29  31.0
2  张德顺  马拉松       女   1996-2-21  25.0
3  葛曼棋   百米       女  1997-10-13  24.0
4  焦安静  马拉松       女    1995-9-3  26.0
5  杨绍辉  马拉松       男    1992-7-9  29.0

2.1.2. 删除行

按索引行删除数据行。

df = df.drop(index=[5]).reset_index(drop=True)
print(df)

  Name Team Grander       Birth   Age
0  董国建  马拉松       男   1987-3-16  34.0
1  苏炳添   百米       男   1981-8-29  31.0
2  张德顺  马拉松       女   1996-2-21  25.0
3  葛曼棋   百米       女  1997-10-13  24.0
4  焦安静  马拉松       女    1995-9-3  26.0

按条件筛选数据行（获取索引）而删除数据行。

df=df.drop(df.loc[df['Name']=='焦安静'].index)
print(df)

  Name Team Grander       Birth   Age
0  董国建  马拉松       男   1987-3-16  34.0
1  苏炳添   百米       男   1981-8-29  31.0
2  张德顺  马拉松       女   1996-2-21  25.0
3  葛曼棋   百米       女  1997-10-13  24.0

2.2. 增减列数据

2.2.1. 增加列数据

通过序列数据（List），直接增加列，其中，要求序列数组个数与数据行数保持一致。

native = ['重庆','广东','云南','福建']
df['Native']=native
# 以下方法都可以插入列数据
#df.loc[:,'Native'] = native
#df.insert(1,'Native',native)  # 在指点位置（列），插入列数据
print(df)

  Name Team Grander       Birth   Age Native
0  董国建  马拉松       男   1987-3-16  34.0     重庆
1  苏炳添   百米       男   1981-8-29  31.0     广东
2  张德顺  马拉松       女   1996-2-21  25.0     云南
3  葛曼棋   百米       女  1997-10-13  24.0     福建

2.2.2. 删除列数据

按列名删除数据。

df=df.drop(['Birth'],axis=1)
print(df)

  Name Team Grander   Age Native
0  董国建  马拉松       男  34.0     重庆
1  苏炳添   百米       男  31.0     广东
2  张德顺  马拉松       女  25.0     云南
3  葛曼棋   百米       女  24.0     福建

通过筛选数据子表方法，达到删除数据的效果，原数据仍得以保留。先从DataFrame中获取列名为List数据类型，再删除其中不需要的列（可以多个），然后，再通过筛选数据方式获得新的数据表。

#df.columns 返回Index，可以通过 tolist(), 或者 list（array） 转换为list
cols = df.columns.tolist()  
cols.remove('Native')
df = df[cols]
print(df)

  Name Team Grander   Age
0  董国建  马拉松       男  34.0
1  苏炳添   百米       男  31.0
2  张德顺  马拉松       女  25.0
3  葛曼棋   百米       女  24.0

3. 把数据保存到CSV文件

# encoding设置是针对中文问题，如果系统以及设置为中文，则可以略去
df.to_csv('sport_update.csv',encoding='utf_8_sig')  
# 保存文件不带索引，我比较喜欢              
df.to_csv('sport_noindex.csv',encoding='utf_8_sig',index=False)  
# 保存文件不带表头（header）
df.to_csv('sport_noheader.csv',encoding='utf_8_sig',header=False)
# 对于不带表头的数据读取，需要设置header=None，否则，第一行数据变成表头
df1 = pd.read_csv('sport_noheader.csv',encoding='utf_8',header=None)
print(df1)

   0    1    2  3     4
0  0  董国建  马拉松  男  34.0
1  1  苏炳添   百米  男  31.0
2  2  张德顺  马拉松  女  25.0
3  3  葛曼棋   百米  女  24.0

4. DataFrame单元格操作

4.1. 读取单元格数据

print('iloc[[1],[1]]：  ' + df.iloc[[1],[1]])
print('iloc[1,1]：  ' + df.iloc[1,1])
print(df.loc[1],[1])

                 Team
1  iloc[[1],[1]]：  百米
iloc[1,1]：  百米
Name             苏炳添
Team              百米
Grander            男
Birth      1981-8-29
Age               31
Name: 1, dtype: object [1]

4.2. 修改单元格数据

按索引及列位置顺序修改单元格数据。

# 后增加内容，后面讲
df.iloc[1,1] = '田径'
print(df)

  Name Team Grander       Birth   Age
0  董国建  马拉松       男   1987-3-16  34.0
1  苏炳添   田径       男   1981-8-29  31.0
2  张德顺  马拉松       女   1996-2-21  25.0
3  葛曼棋   百米       女  1997-10-13  24.0
4  焦安静  马拉松       女    1995-9-3  26.0
5  杨绍辉  马拉松       男    1992-7-9  29.0

按筛选条件：“Name”等于“苏炳添”，定位列名为“Team”修改单元格数据。

df.loc[df.loc[df['Name']=='苏炳添'].index,'Team'] = '马拉松'
print(df)

  Name Team Grander       Birth   Age
0  董国建  马拉松       男   1987-3-16  34.0
1  苏炳添  马拉松       男   1981-8-29  31.0
2  张德顺  马拉松       女   1996-2-21  25.0
3  葛曼棋   百米       女  1997-10-13  24.0
4  焦安静  马拉松       女    1995-9-3  26.0
5  杨绍辉  马拉松       男    1992-7-9  29.0

按索引及列名为“Team”修改单元格数据。

df.loc[1,'Team'] = '百米'
print(df)

  Name Team Grander       Birth   Age
0  董国建  马拉松       男   1987-3-16  34.0
1  苏炳添   百米       男   1981-8-29  31.0
2  张德顺  马拉松       女   1996-2-21  25.0
3  葛曼棋   百米       女  1997-10-13  24.0
4  焦安静  马拉松       女    1995-9-3  26.0
5  杨绍辉  马拉松       男    1992-7-9  29.0

5. 读取Clickhouse数据

使用clickhouse_driver 接口，查询数据返回DataFrame格式数据。

from clickhouse_driver import Client

db_name = 'ebd_all_b04'
host='192.168.17.61' #服务器地址
port ='9000'
database=db_name #数据库
send_receive_timeout = 25 #超时时间
client = Client(host=host, port=port, database=database) 

query_sql = '''select E.carduser_id,anyLast(E.p500) as p500,anyLast(E.org_id) as org_id,E.occurday as occurday,
            anyLast(E.balance) as balance,sum(recharge) as recharge,sum(volumn) as volumn,
            sum(all_oils) as all_oils,sum(all_goods) as all_goods,sum(E.discount) as discount,
			max(goodscategory_id) as goods_id,count(*) as trans_sum from (   
            ......			
            group by E.carduser_id,E.occurday 
            order by E.carduser_id,E.occurday
        '''      
# 查询直接返回DataFrame
collection = client.query_dataframe(query_sql)
print(collection)

      carduser_id    p500  org_id    occurday  balance  recharge  volumn  \\
0         131***3  101***  102***  2017-04-29      600     20000    3205   
1         131***3  101***  102***  2017-05-12     1575     10000       0   
2         131***3  101***  102***  2017-05-14     2575     20000       0   
3         131***3  101***  102***  2017-05-18     6305     10000       0   


      all_oils  all_goods  discount  goods_id  trans_sum  
0       -19400          0      -600  101701.0          2  
1            0      -9025      -475  100016.0          2  
2            0     -19000     -1000  100016.0          3  
3            0      -6270      -330  100073.0          2  

[3193 rows x 12 columns]

参考：
肖永威 ，Python使用ClickHouse实践与踩坑记 ， CSDN博客 ，2021.06

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