Python怎么从pandas DataFrame中选择特定的行和列_pandas数据索引与切片技巧-Python教程-PHP中文网

答案：Pandas中选择数据的核心方法是loc、iloc和布尔索引。loc基于标签进行索引，支持切片包含结束点，适合使用行索引和列名操作；iloc基于整数位置，切片行为与Python列表一致，适用于按位置访问数据；布尔索引通过条件筛选行，可结合逻辑运算符实现复杂查询。优先使用loc保证代码可读性，按位置操作时用iloc，避免链式索引以防止SettingWithCopyWarning，复杂条件可用query()提升可读性，单值访问推荐at和iat提高效率。

python怎么从pandas dataframe中选择特定的行和列_pandas数据索引与切片技巧

在Pandas中，要从DataFrame中选择特定的行和列，核心方法主要有三种：基于标签的

loc

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、基于整数位置的

iloc

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，以及非常灵活的布尔索引。理解并熟练运用它们，能让你在数据处理时事半功倍，避免许多不必要的麻烦。

解决方案

Pandas DataFrame的数据索引与切片，就像你在地图上找具体位置一样，需要明确的坐标。我们通常会用到

loc

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、

iloc

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和布尔索引这三把“瑞士军刀”。

1. 使用

loc

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进行基于标签的索引和切片

loc

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是我个人最常用也最推荐的方法之一，因为它直接使用行索引（index）和列名（column names）来定位数据，非常直观。它的基本语法是

df.loc[row_label, column_label]

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。

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选择单行或单列：

import pandas as pd
import numpy as np

# 创建一个示例DataFrame
data = {'A': [1, 2, 3, 4],
        'B': [5, 6, 7, 8],
        'C': [9, 10, 11, 12]}
df = pd.DataFrame(data, index=['x', 'y', 'z', 'w'])
print(&amp;amp;quot;原始DataFrame:\n&amp;amp;quot;, df)

# 选择索引为'y'的行
print(&amp;amp;quot;\n选择索引为'y'的行:\n&amp;amp;quot;, df.loc['y'])

# 选择列'B'
print(&amp;amp;quot;\n选择列'B':\n&amp;amp;quot;, df.loc[:, 'B'])

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选择多行或多列： 可以传入一个列表。

# 选择索引为'x'和'z'的行
print(&amp;amp;quot;\n选择索引为'x'和'z'的行:\n&amp;amp;quot;, df.loc[['x', 'z']])

# 选择列'A'和'C'
print(&amp;amp;quot;\n选择列'A'和'C':\n&amp;amp;quot;, df.loc[:, ['A', 'C']])

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选择行和列的组合：

# 选择索引为'y'和'w'的行的列'A'和'C'
print(&amp;amp;quot;\n选择索引为'y','w'的行的列'A','C':\n&amp;amp;quot;, df.loc[['y', 'w'], ['A', 'C']])

# 选择从索引'y'到'w'（包含）的所有行，以及从列'A'到'C'（包含）的所有列
# 注意：loc的切片是包含结束点的
print(&amp;amp;quot;\n切片选择行'y'到'w'，列'A'到'C':\n&amp;amp;quot;, df.loc['y':'w', 'A':'C'])

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2. 使用

iloc

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进行基于整数位置的索引和切片

iloc

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则完全依赖于数据的整数位置，就像Python列表的索引一样。它的基本语法是

df.iloc[row_index, column_index]

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。

选择单行或单列：

# 选择第1行（索引为0开始）
print(&amp;amp;quot;\n选择第1行:\n&amp;amp;quot;, df.iloc[0])

# 选择第2列（索引为0开始）
print(&amp;amp;quot;\n选择第2列:\n&amp;amp;quot;, df.iloc[:, 1])

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选择多行或多列： 同样可以传入一个列表。

# 选择第0和第2行
print(&amp;amp;quot;\n选择第0和第2行:\n&amp;amp;quot;, df.iloc[[0, 2]])

# 选择第0和第2列
print(&amp;amp;quot;\n选择第0和第2列:\n&amp;amp;quot;, df.iloc[:, [0, 2]])

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选择行和列的组合：

# 选择第1和第3行的第0和第2列
print(&amp;amp;quot;\n选择第1和第3行的第0和第2列:\n&amp;amp;quot;, df.iloc[[1, 3], [0, 2]])

# 切片选择从第1行到第3行（不包含第3行），以及从第0列到第2列（不包含第2列）
# 注意：iloc的切片是排他性的，与Python列表切片行为一致
print(&amp;amp;quot;\n切片选择行1到3(不含3)，列0到2(不含2):\n&amp;amp;quot;, df.iloc[1:3, 0:2])

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3. 使用布尔索引进行条件筛选

布尔索引是我在进行数据清洗和分析时最常用的功能之一，它允许你根据一个或多个条件来选择行。

单条件筛选：

# 选择列'A'中值大于2的所有行
print(&amp;amp;quot;\n选择列'A'中值大于2的所有行:\n&amp;amp;quot;, df[df['A'] > 2])

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多条件筛选： 使用

&amp;amp;

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(AND),

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(OR),

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(NOT) 运算符，并且每个条件表达式必须用括号括起来。

# 选择列'A'大于2且列'B'小于8的所有行
print("\n选择列'A'>2且'B'<8的所有行:\n", df[(df['A'] > 2) &amp;amp; (df['B'] < 8)])

# 选择列'A'等于1或列'C'大于11的所有行
print("\n选择列'A'==1或'C'>11的所有行:\n", df[(df['A'] == 1) | (df['C'] > 11)])

# 选择列'A'不等于1的所有行
print("\n选择列'A'不等于1的所有行:\n", df[~(df['A'] == 1)])

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结合

loc

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进行布尔索引和列选择：

# 选择列'A'大于2的所有行的列'B'和'C'
print(&amp;quot;\n选择列'A'>2的所有行的列'B'和'C':\n&amp;quot;, df.loc[df['A'] > 2, ['B', 'C']])

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在Pandas中，

loc

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和

iloc

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究竟有何区别，我该如何选择？

这确实是初学者，甚至是一些有经验的用户也时常会混淆的地方。说实话，刚开始用的时候我也常常搞不清楚什么时候该用哪个。但核心的区别其实非常简单：

loc

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是基于标签（label）的，而

iloc

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是基于整数位置（integer location）的。

想象一下你有一本书，

loc

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就像你在目录里找“第三章”或者“附录A”一样，它关心的是章节的名字。而

iloc

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则像你在书架上数“从上往下第三本书”或者“从左往右第五页”，它关心的是物理上的顺序。

loc

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的特点：

使用行索引和列名。 如果你的DataFrame有自定义的行索引（比如日期、ID、类别名称），或者你希望用明确的列名来操作，
```
loc
```
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是你的首选。
切片是包含结束点的。 这一点非常关键，也是和Python原生切片行为不同的地方。比如
```
df.loc['start_label':'end_label']
```
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会包含
```
end_label
```
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对应的行或列。这在处理时间序列数据或者有明确范围的数据时非常方便。
可以进行布尔索引。 结合条件筛选时，
```
loc
```
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能让你在筛选行的同时，也指定要查看哪些列，这比单独的布尔索引更强大和灵活。

iloc

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的特点：

使用从0开始的整数位置。 它不关心你的行索引或列名是什么，只关心它们在DataFrame中的排列顺序。
切片是排他性的。 比如
```
df.iloc[0:5]
```
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会选择索引为0到4的行，不包含第5行。这和Python列表的切片行为完全一致，对于熟悉Python的人来说更容易理解。
适合循环或需要按位置动态选择数据时。 当你需要遍历DataFrame的特定部分，或者你的选择逻辑是基于数据在DataFrame中的物理位置时，
```
iloc
```
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就显得非常方便。

我该如何选择？

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我的建议是：

优先使用
loc
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。如果你的DataFrame有有意义的行索引和列名，并且你的操作是基于这些标签的，那么
```
loc
```
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能让你的代码更具可读性和健壮性。即使数据的顺序发生变化，只要标签不变，你的代码依然能正确工作。
当需要按位置操作时使用
iloc
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。比如，你总是想获取DataFrame的第一行，或者最后一列，而不管它们的标签是什么。或者在某些算法中，你需要基于数据的相对位置进行切片。
避免混合使用。 尽量保持代码风格的一致性，减少混淆。

一个常见的错误就是把

loc

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的切片行为（包含结束）和

iloc

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的切片行为（不包含结束）搞混。我个人在写代码的时候，如果涉及到切片，会特别留意当前用的是

loc

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还是

iloc

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，避免因为这个小细节导致数据选择错误。

如何利用布尔索引进行复杂的数据筛选，有哪些常见陷阱？

布尔索引是Pandas数据筛选的利器，它允许你根据数据的实际值来动态选择行，这在数据分析和清洗中几乎是无处不在的。

利用布尔索引进行复杂筛选：

多条件组合： 如前面所示，使用
```
&amp;amp;
```
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(AND),
```
|
```
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(OR),
```
~
```
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(NOT) 运算符可以组合多个条件。例如，如果你想找出年龄在18到30岁之间，并且是女性的用户数据：
```
# 假设df有一个'Age'和'Gender'列
# df[(df['Age'] >= 18) &amp;amp; (df['Age'] <= 30) &amp;amp; (df['Gender'] == 'Female')]
```
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这里的关键是每个独立的条件表达式都必须用括号
```
()
```
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括起来，因为Python的位运算符（
```
&amp;amp;
```
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,
```
|
```
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）优先级高于比较运算符（
```
>
```
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,
```
<
```
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,
```
==
```
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等）。如果没有括号，可能会导致意想不到的错误。
使用
```
isin()
```
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方法： 当你想选择某一列的值在某个特定列表中的所有行时，
```
isin()
```
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方法非常方便。
```
# 选择列'City'是'New York'或'London'的行
# df[df['City'].isin(['New York', 'London'])]
```
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这比写
```
(df['City'] == 'New York') | (df['City'] == 'London')
```
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要简洁得多，尤其当列表很长时。
使用
```
str.contains()
```
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进行字符串匹配： 如果你的列是字符串类型，并且你需要根据子字符串匹配来筛选，
```
str.contains()
```
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是一个很好的选择。
```
# 选择列'Description'中包含'error'关键词的行
# df[df['Description'].str.contains('error', na=False)]
```
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```
na=False
```
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参数很重要，它指定了如何处理NaN值。如果为
```
True
```
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，则NaN值也会被视为包含（或不包含，取决于具体实现），通常我们希望它们不匹配。

常见陷阱：

忘记括号： 这是最常见的错误，没有之一。

# 错误示例：
# df[df['A'] > 2 &amp;amp; df['B'] < 8]
# 这会先计算 2 &amp;amp; df['B']，然后用 df['A'] > (结果)
# 正确写法：
# df[(df['A'] > 2) &amp;amp; (df['B'] < 8)]

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Pandas会告诉你一个

ValueError: The truth value of a Series is ambiguous

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，或者直接得到错误的结果。

处理
```
NaN
```
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值：当你的条件列中包含
```
NaN
```
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（Not a Number）时，布尔运算可能会产生意外结果。
```
NaN
```
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与任何值（包括它自己）的比较结果都是
```
False
```
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。
```
# 假设df有一个包含NaN的'Value'列
# df[df['Value'] > 10]
# 结果会排除所有NaN的行，即使你可能希望它们被包含在内或单独处理。
```
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处理
```
NaN
```
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的常见方法是：
- dropna()
  登录后复制
  ：在筛选前先删除包含
```
NaN
```
  登录后复制
  的行。
- fillna()
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  ：在筛选前先用某个值填充
```
NaN
```
  登录后复制
  。
- isna()
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  /
  notna()
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  ：专门用来检查
```
NaN
```
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  值。
```
# 选择'Value'列不是NaN的行
# df[df['Value'].notna()]
```
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对Series进行布尔运算时，Series的索引必须对齐。 如果你创建了一个布尔Series，它的索引与DataFrame的索引不匹配，Pandas会尝试对齐，如果对齐失败（例如，索引标签不完全一致），可能会填充
```
NaN
```
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，然后导致错误或意外结果。通常，我们直接在DataFrame内部生成布尔Series，所以这个问题不常遇到，但了解其原理有助于调试。

布尔索引的强大之处在于它的灵活性，但这种灵活性也要求我们对数据类型和运算符优先级有清晰的认识。我通常会把复杂的条件分解成小的、可测试的部分，确保每个布尔Series都按预期生成，然后再组合起来。

除了基础索引，还有哪些高级技巧能提升我的数据选择效率？

在掌握了

loc

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、

iloc

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和布尔索引这些基础之后，还有一些高级技巧和最佳实践可以进一步提升你在Pandas中选择数据的效率和代码的可读性，同时避免一些常见的性能陷阱。

避免链式索引 (Chained Indexing) 写入操作，警惕
```
SettingWithCopyWarning
```
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：这是Pandas用户经常遇到的一个“坑”。当你像这样操作时：
```
# df[df['col_A'] > 5]['col_B'] = 10 # 错误或产生警告
```
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你可能会遇到
```
SettingWithCopyWarning
```
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。这是因为
```
df[df['col_A'] > 5]
```
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返回的可能是一个“视图”(view)而不是一个“副本”(copy)。当你试图修改一个视图时，修改可能不会反映到原始DataFrame上，或者即使反映了，Pandas也会发出警告，因为它不确定你的意图。

正确且推荐的做法是使用
```
loc
```
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或
iloc
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：
```
# 修改满足条件的行的特定列
df.loc[df['col_A'] > 5, 'col_B'] = 10
```
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这种方式明确地告诉Pandas，你打算在原始DataFrame上进行修改，它会返回一个指向原始数据的引用，确保修改生效。
使用
```
query()
```
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进行字符串表达式筛选： 对于复杂的布尔条件筛选，特别是当条件涉及多个列时，
```
query()
```
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方法能让你的代码更像SQL语句，可读性大大提高。它接受一个字符串表达式。
```
# 假设df有'Age', 'Gender', 'Score'列
# df.query('Age > 25 and Gender == "Male" and Score > 80')
```
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```
query()
```
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内部会进行优化，在某些情况下，它的性能可能比直接的布尔索引更好，因为它避免了创建多个中间的布尔Series。它也支持使用
```
@
```
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符号引用外部变量：
```
min_age = 25
# df.query('Age > @min_age')
```
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使用
```
filter()
```
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进行列的筛选： 如果你需要根据列名的一部分、正则表达式或者一个列表来选择列，
```
filter()
```
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方法非常有用。
```
# 选择列名中包含'A'的列
# df.filter(like='A')

# 选择列名以'C'开头的列
# df.filter(regex='^C')

# 选择特定列（与df[['col1', 'col2']]类似，但更灵活）
# df.filter(items=['col1', 'col2'])
```
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这在处理大量列或者需要动态选择列时非常方便。
```
at
```
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和
iat
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用于快速单值访问：当你知道确切的行标签/位置和列名/位置，并且只需要访问或修改单个单元格时，
```
at
```
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和
```
iat
```
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比
```
loc
```
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和
```
iloc
```
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效率更高。它们是针对单点访问进行了优化的。
```
# 获取索引为'y'，列为'A'的值
# value = df.at['y', 'A']

# 修改索引为'z'，列为'C'的值
# df.at['z', 'C'] = 100

# 获取第1行，第0列的值
# value = df.iat[1, 0]
```
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虽然这看起来是微小的优化，但在大型数据集上进行大量单点操作时，累积起来的性能提升会很显著。