Pandas データフレームの基本情報の表示，散布図、要約統計量、ヒストグラム（Python, pandas, matplotlib, seaborn, Iris データセット, titanicデータセットを使用）（Google Colaboratroy へのリンク有り）

1. 前準備

ここでは、最低限の事前準備について説明する。機械学習や深層学習を行う場合は、NVIDIA CUDA、Visual Studio、Cursorなどを追加でインストールすると便利である。これらについては別ページ https://www.kkaneko.jp/cc/dev/aiassist.htmlで詳しく解説しているので、必要に応じて参照してください。

Python 3.12 のインストール

以下のいずれかの方法で Python 3.12 をインストールする。

方法1：winget によるインストール

Python がインストール済みの場合、この手順は不要である。管理者権限のコマンドプロンプトで以下を実行する。管理者権限のコマンドプロンプトを起動するには、Windows キーまたはスタートメニューから「cmd」と入力し、表示された「コマンドプロンプト」を右クリックして「管理者として実行」を選択する。

winget install -e --id Python.Python.3.12 --scope machine --silent --accept-source-agreements --accept-package-agreements --override "/quiet InstallAllUsers=1 PrependPath=1 AssociateFiles=1 InstallLauncherAllUsers=1"

--scope machine を指定することで、システム全体（全ユーザー向け）にインストールされる。このオプションの実行には管理者権限が必要である。インストール完了後、コマンドプロンプトを再起動すると PATH が自動的に設定される。

方法2：インストーラーによるインストール

1. Python 公式サイト（https://www.python.org/downloads/）にアクセスし、「Download Python 3.x.x」ボタンから Windows 用インストーラーをダウンロードする。
2. ダウンロードしたインストーラーを実行する。
3. 初期画面の下部に表示される「Add python.exe to PATH」に必ずチェックを入れてから「Customize installation」を選択する。このチェックを入れ忘れると、コマンドプロンプトから python コマンドを実行できない。
4. 「Install Python 3.xx for all users」にチェックを入れ、「Install」をクリックする。

インストールの確認

コマンドプロンプトで以下を実行する。

python --version

バージョン番号（例：Python 3.12.x）が表示されればインストール成功である。「'python' は、内部コマンドまたは外部コマンドとして認識されていません。」と表示される場合は、インストールが正常に完了していない。

AIエディタ Windsurf のインストール

Pythonプログラムの編集・実行には、AIエディタの利用を推奨する。ここでは、Windsurfのインストールを説明する。

Windsurf がインストール済みの場合、この手順は不要である。管理者権限のコマンドプロンプトで以下を実行する。管理者権限のコマンドプロンプトを起動するには、Windows キーまたはスタートメニューから「cmd」と入力し、表示された「コマンドプロンプト」を右クリックして「管理者として実行」を選択する。

winget install -e --id Codeium.Windsurf --scope machine --accept-source-agreements --accept-package-agreements --override "/VERYSILENT /NORESTART /MERGETASKS=!runcode,addtopath,associatewithfiles,!desktopicon"
powershell -Command "$env:Path=[System.Environment]::GetEnvironmentVariable('Path','Machine')+';'+[System.Environment]::GetEnvironmentVariable('Path','User'); windsurf --install-extension MS-CEINTL.vscode-language-pack-ja --force; windsurf --install-extension ms-python.python --force"

--scope machine を指定することで、システム全体（全ユーザー向け）にインストールされる。このオプションの実行には管理者権限が必要である。インストール完了後、コマンドプロンプトを再起動すると PATH が自動的に設定される。

【関連する外部ページ】

Windsurf の公式ページ: https://windsurf.com/

Python の numpy, pandas, seaborn, matplotlib, scikit-learn のインストール

以下のコマンドを管理者権限のコマンドプロンプトで実行する （手順：Windowsキーまたはスタートメニュー → cmd と入力 → 右クリック → 「管理者として実行」）。

python -m pip install -U pip setuptools numpy pandas matplotlib seaborn scikit-learn scikit-learn-intelex

2. Iris データセット, titanic データセットの準備

1. iris, titanic データセットの読み込み

   import pandas as pd
   import seaborn as sns
   sns.set()
   iris = sns.load_dataset('iris')
   titanic = sns.load_dataset('titanic')
   

   
2. データの確認

   print(iris.head())
   print(titanic.head())
   

   

3. 基本的な情報の表示

• head: 先頭部分の表示
• shape: サイズ
• ndim: 次元数
• columns: 属性名
• info(): 各属性のデータ型

print(iris.head())
print(iris.info())
print(iris.shape)
print(iris.ndim)
print(iris.columns)

print(titanic.head())
print(titanic.info())
print(titanic.shape)
print(titanic.ndim)
print(titanic.columns)

4. 散布図

1. 読み込んだ Iris データセットの表示

   print(iris)
   

   
2. Iris データセットのうち、1列目と 2列目の表示

   * オブジェクト iris には 0, 1, 2, 3, 4列目がある．

   print(iris.iloc[:,1])
   print(iris.iloc[:,2])
   

   
3. Iris データセットについて、1列目と 2列目の散布図

   「plt.style.use('ggplot')」はグラフの書式の設定．「ro」は「赤い丸」という意味．

   %matplotlib inline
   import matplotlib.pyplot as plt
   import warnings
   warnings.filterwarnings('ignore')   # Suppress Matplotlib warnings
   plt.style.use('ggplot')
   plt.plot(iris.iloc[:,1], iris.iloc[:,2], 'ro')
   plt.show()
   

   

5. 各属性の要約統計量（総数、平均、標準偏差、最小、四分位点、中央値、最大）

import seaborn as sns
sns.set()
iris = sns.load_dataset('iris')
titanic = sns.load_dataset('titanic')

print(iris.describe())
print(titanic.describe())

6. ヒストグラム

%matplotlib inline
import matplotlib.pyplot as plt
import warnings
warnings.filterwarnings('ignore')   # Suppress Matplotlib warnings
plt.style.use('ggplot')

plt.hist(iris.iloc[:,1])
plt.show()

plt.hist(iris.iloc[:,2])
plt.show()

２次元ヒストグラム

%matplotlib inline
import matplotlib.pyplot as plt
import warnings
warnings.filterwarnings('ignore')   # Suppress Matplotlib warnings
plt.style.use('ggplot')

plt.hist2d(iris.iloc[:,1], iris.iloc[:,2])
plt.show()