当将包含整数和`none`值的数组加载到pandas dataframe列时，由于`none`被转换为浮点类型的`nan`，整数值通常会自动变为浮点数。本教程将深入探讨这一常见问题，并提供使用pandas 1.0.0及更高版本引入的`int64dtype`和`pd.na`来解决此问题的专业方法，确保在保留整数类型的同时，能够清晰地表示缺失值。
理解问题：为何整数会变为浮点数？
在Pandas中，当一个Series或DataFrame列包含不同类型的数据时，Pandas会尝试寻找一个能够容纳所有值的通用数据类型。对于包含整数和None（或NaN）的列，默认情况下，Pandas会将None视为缺失值，并将其内部表示为浮点类型的NaN（Not a Number）。由于浮点类型可以表示整数，并且能够容纳NaN，因此整个列的数据类型会被强制转换为浮点型（例如float64），从而导致原始的整数值也带上小数点（如101变为101.0）。
考虑以下示例代码：
import pandas as pd the_array = [None, None, None, 101, 555, 756, 924, 485] df = pd.DataFrame(columns=['request']) df['request'] = the_array print(df) print(df.dtypes)
其输出结果将显示：
request 0 NaN 1 NaN 2 NaN 3 101.0 4 555.0 5 756.0 6 924.0 7 485.0 request float64 dtype: object
可以看到，所有整数都变成了浮点数，且列的数据类型为float64。这在某些场景下可能不是期望的行为，特别是在需要严格保持整数类型进行后续计算或数据存储时。
解决方案：使用可空整数类型 Int64Dtype 和 pd.NA
从Pandas 1.0.0版本开始，引入了pd.NA作为一种通用的缺失值指示符，以及一系列可空（nullable）数据类型，如pd.Int64Dtype，旨在解决在存在缺失值时类型转换的问题。pd.Int64Dtype（通常简写为字符串"Int64"，注意大写I）允许一个整型列包含缺失值，而不会将其强制转换为浮点型。这些缺失值将以pd.NA的形式表示。
要实现所需的行为，即保留整数类型并用适当的缺失值表示None，可以在创建DataFrame时指定dtype参数为"Int64"：
import pandas as pd
the_array = [None, None, None, 101, 555, 756, 924, 485]
# 在创建DataFrame时指定dtype为"Int64"
df = pd.DataFrame(
data=the_array,
columns=["request"],
dtype="Int64", # 使用字符串别名 pd.Int64Dtype()
)
print(df)
print(df.dtypes)执行上述代码，将得到以下输出：
request 0 <NA> 1 <NA> 2 <NA> 3 101 4 555 5 756 6 924 7 485 request Int64 dtype: object
从输出可以看出，原始的None值现在被表示为<NA>，而所有的整数值都成功地保持了其整数形式，并且列的数据类型也正确地显示为Int64。
关键概念与注意事项
pd.NA：新的缺失值表示pd.NA是Pandas中一个实验性的、通用的缺失值标量，旨在提供一个比np.nan和None更一致且类型感知的缺失值表示。它与Nullable Dtypes（如Int64Dtype、BooleanDtype、StringDtype等）协同工作。
Int64Dtype：可空整数类型 这是Pandas提供的一种扩展数据类型，它允许int64整数类型与pd.NA缺失值共存。除了Int64Dtype，Pandas还提供了Int8Dtype、Int16Dtype、Int32Dtype等，以及对应的无符号整数类型（如UInt64Dtype）。选择哪种类型取决于你的数据范围。
版本要求 此功能要求Pandas版本在1.0.0或更高。如果使用旧版本Pandas，可能需要升级或寻找其他兼容方案（例如，在加载后手动转换类型，但这可能不如直接指定dtype高效和优雅）。
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与其他缺失值的区别
- None: Python原生的空值，Pandas通常将其转换为NaN。
- np.nan: NumPy的浮点型缺失值，通常用于浮点数数组。
- pd.NA: Pandas的可空数据类型的缺失值表示，它具有更好的类型感知能力，可以与整数、布尔、字符串等类型共存。
性能考量 使用Int64Dtype等可空类型可能会比传统的NumPy数组支持的固定类型（如int64或float64）占用更多内存，因为它们通常是基于Pandas内部的ExtensionArray实现。然而，它提供了更精确的类型语义和更方便的缺失值处理。
总结
通过利用Pandas 1.0.0及更高版本提供的Int64Dtype和pd.NA，开发者可以有效地解决将包含None值的数组加载到DataFrame时整数自动转换为浮点数的问题。这种方法不仅能保持数据的原始整数类型，还能以清晰且类型安全的方式表示缺失值，从而提高了数据处理的准确性和代码的可读性。在处理混合类型数据，尤其是包含缺失值的整型数据时，推荐优先考虑使用这些可空数据类型。
