DataFrame的导数

Question

我正在处理两个数据帧，让我们将它们命名为时间和电压，它们的形状是2201行x 8列。

数据帧的第一行和最后一行分别是(时间和电压)：

               A = 2.90 V           A = 3.00 V           A = 3.10 V           A = 3.20 V           A = 3.30 V           A = 3.40 V           A = 3.50 V           A = 4.90 V
0            0.000000e+00         0.000000e+00         0.000000e+00         0.000000e+00         0.000000e+00         0.000000e+00         0.000000e+00         0.000000e+00
1            2.000000e-09         2.000000e-09         2.000000e-09         2.000000e-09         2.000000e-09         2.000000e-09         2.000000e-09         2.000000e-09
2            4.000000e-09         4.000000e-09         4.000000e-09         4.000000e-09         4.000000e-09         4.000000e-09         4.000000e-09         4.000000e-09
3            6.000000e-09         6.000000e-09         6.000000e-09         6.000000e-09         6.000000e-09         6.000000e-09         6.000000e-09         6.000000e-09
4            8.000000e-09         8.000000e-09         8.000000e-09         8.000000e-09         8.000000e-09         8.000000e-09         8.000000e-09         8.000000e-09
...                   ...                  ...                  ...                  ...                  ...                  ...                  ...                  ...
2196         4.392000e-06         4.392000e-06         4.392000e-06         4.392000e-06         4.392000e-06         4.392000e-06         4.392000e-06         4.392000e-06
2197         4.394000e-06         4.394000e-06         4.394000e-06         4.394000e-06         4.394000e-06         4.394000e-06         4.394000e-06         4.394000e-06
2198         4.396000e-06         4.396000e-06         4.396000e-06         4.396000e-06         4.396000e-06         4.396000e-06         4.396000e-06         4.396000e-06
2199         4.398000e-06         4.398000e-06         4.398000e-06         4.398000e-06         4.398000e-06         4.398000e-06         4.398000e-06         4.398000e-06
2200         4.400000e-06         4.400000e-06         4.400000e-06         4.400000e-06         4.400000e-06         4.400000e-06         4.400000e-06         4.400000e-06

[2201 rows x 8 columns]
               A = 2.90 V           A = 3.00 V           A = 3.10 V           A = 3.20 V           A = 3.30 V           A = 3.40 V           A = 3.50 V           A = 4.90 V
0                0.003537             0.007219             0.012674             0.017294             0.022206             0.027240             0.032120             0.106918
1                0.003532             0.007214             0.012666             0.017288             0.022212             0.027280             0.032082             0.106855
2                0.003537             0.007217             0.012677             0.017342             0.022264             0.027290             0.032008             0.106764
3                0.003535             0.007221             0.012671             0.017352             0.022236             0.027307             0.032054             0.106809
4                0.003539             0.007224             0.012675             0.017336             0.022244             0.027320             0.032064             0.106836
...                   ...                  ...                  ...                  ...                  ...                  ...                  ...                  ...
2196             0.000399             0.000490             0.000579             0.000164             0.000176             0.000230             0.000238             0.000336
2197             0.000406             0.000495             0.000578             0.000146             0.000216             0.000237             0.000252             0.000227
2198             0.000405             0.000495             0.000577             0.000188             0.000192             0.000273             0.000230             0.000264
2199             0.000402             0.000494             0.000573             0.000138             0.000216             0.000193             0.000240             0.000200
2200             0.000408             0.000492             0.000572             0.000170             0.000210             0.000253             0.000224             0.000373

我可以很容易地画出每一列的曲线(电压与时间)。我想要得到电压数据帧关于时间数据帧的导数，或者它在数学上的相同之处(数据电压/数据时间)，然后绘制(数据电压/数据时间)与时间的关系图。

我已经尝试了以下代码：

def Derivative():
    dV_dt = []
    for c in range(len(V.columns)):
        dn = derivative(V.iloc[:,c], time.iloc[:,c], dx=time.iloc[:,c])
        dV_dt.append(dn)
    dV_dt = pd.DataFrame(dV_dt)
    print(dV_dt)

引发以下错误：

  File "C:\ProgramData\Anaconda3\Lib\site-packages\scipy\misc\common.py", line 119, in derivative
    val += weights[k]*func(x0+(k-ho)*dx,*args)
TypeError: 'Series' object is not callable

有谁知道如何解决这个问题吗？提前谢谢。

Answer 1

您可以尝试以下操作：

import pandas as pd
import numpy as np
V = pd.DataFrame(np.random.rand(2201, 8)*10)
time = pd.DataFrame(np.random.rand(2201, 8))
dV_dt = pd.DataFrame([np.diff(V[i])/np.diff(time[i]) for i in V.columns])
print (V,time,dV_dt)

请注意，生成的dV_dt比原始的两个数据帧少了一行(仅2200行)。因为导数是在两个相应值之间求导。