1 2 import numpy as npimport pandas as pd
Pandas索引
一、索引器
1. 表的列索引
列索引是最常见的索引形式,一般通过[]
来实现。通过[列名]
可以从DataFrame
中取出相应的列,返回值为Series
,例如从表中取出姓名一列:
1 2 df = pd.read_csv('../data/learn_pandas.csv' , usecols = ['School' , 'Grade' , 'Name' , 'Gender' , 'Weight' , 'Transfer' ]) df['Name' ].head()
0 Gaopeng Yang
1 Changqiang You
2 Mei Sun
3 Xiaojuan Sun
4 Gaojuan You
Name: Name, dtype: object
如果要取出多个列,则可以通过[列名组成的列表]
,其返回值为一个DataFrame
,例如从表中取出性别和姓名两列:
1 df[['Gender' , 'Name' ]].head()
Gender
Name
0
Female
Gaopeng Yang
1
Male
Changqiang You
2
Male
Mei Sun
3
Female
Xiaojuan Sun
4
Male
Gaojuan You
此外,若要取出单列,且列名中不包含空格,则可以用.列名
取出,这和[列名]
是等价的:
0 Gaopeng Yang
1 Changqiang You
2 Mei Sun
3 Xiaojuan Sun
4 Gaojuan You
Name: Name, dtype: object
2. 序列的行索引
【a】以字符串为索引的Series
如果取出单个索引的对应元素,则可以使用[item]
,若Series
只有单个值对应,则返回这个标量值,如果有多个值对应,则返回一个Series
:
1 2 s = pd.Series([1 , 2 , 3 , 4 , 5 , 6 ], index=['a' , 'b' , 'a' , 'a' , 'a' , 'c' ]) s['a' ]
a 1
a 3
a 4
a 5
dtype: int64
2
如果取出多个索引的对应元素,则可以使用[items的列表]
:
c 6
b 2
dtype: int64
如果想要取出某两个索引之间的元素,并且这两个索引是在整个索引中唯一出现,则可以使用切片,,同时需要注意这里的切片会包含两个端点:
c 6
a 4
b 2
dtype: int64
如果前后端点的值重复出现,那么需要经过排序才能使用切片:
1 2 3 4 5 try : s['a' : 'b' ]except Exception as e: Err_Msg = e Err_Msg
KeyError("Cannot get left slice bound for non-unique label: 'a'")
1 s.sort_index()['a' : 'b' ]
a 1
a 3
a 4
a 5
b 2
dtype: int64
【b】以整数为索引的Series
在使用数据的读入函数时,如果不特别指定所对应的列作为索引,那么会生成从0开始的整数索引作为默认索引。当然,任意一组符合长度要求的整数都可以作为索引。
和字符串一样,如果使用[int]
或[int_list]
,则可以取出对应索引元素 的值:
1 2 s = pd.Series(['a' , 'b' , 'c' , 'd' , 'e' , 'f' ], index=[1 , 3 , 1 , 2 , 5 , 4 ]) s[1 ]
1 a
1 c
dtype: object
2 d
3 b
dtype: object
如果使用整数切片,则会取出对应索引位置 的值,注意这里的整数切片同Python
中的切片一样不包含右端点:
3 b
2 d
dtype: object
【WARNING】关于索引类型的说明
如果不想陷入麻烦,那么请不要把纯浮点以及任何混合类型(字符串、整数、浮点类型等的混合)作为索引,否则可能会在具体的操作时报错或者返回非预期的结果,并且在实际的数据分析中也不存在这样做的动机。
【END】
3. loc索引器
前面讲到了对DataFrame
的列进行选取,下面要讨论其行的选取。对于表而言,有两种索引器,一种是基于元素 的loc
索引器,另一种是基于位置 的iloc
索引器。
loc
索引器的一般形式是loc[*, *]
,其中第一个*
代表行的选择,第二个*
代表列的选择,如果省略第二个位置写作loc[*]
,这个*
是指行的筛选。其中,*
的位置一共有五类合法对象,分别是:单个元素、元素列表、元素切片、布尔列表以及函数,下面将依次说明。
为了演示相应操作,先利用set_index
方法把Name
列设为索引,关于该函数的其他用法将在多级索引一章介绍。
1 2 df_demo = df.set_index('Name' ) df_demo.head()
School
Grade
Gender
Weight
Transfer
Name
Gaopeng Yang
Shanghai Jiao Tong University
Freshman
Female
46.0
N
Changqiang You
Peking University
Freshman
Male
70.0
N
Mei Sun
Shanghai Jiao Tong University
Senior
Male
89.0
N
Xiaojuan Sun
Fudan University
Sophomore
Female
41.0
N
Gaojuan You
Fudan University
Sophomore
Male
74.0
N
【a】*
为单个元素
此时,直接取出相应的行或列,如果该元素在索引中重复则结果为DataFrame
,否则为Series
:
1 df_demo.loc['Qiang Sun' ]
School
Grade
Gender
Weight
Transfer
Name
Qiang Sun
Tsinghua University
Junior
Female
53.0
N
Qiang Sun
Tsinghua University
Sophomore
Female
40.0
N
Qiang Sun
Shanghai Jiao Tong University
Junior
Female
NaN
N
1 df_demo.loc['Quan Zhao' ]
School Shanghai Jiao Tong University
Grade Junior
Gender Female
Weight 53.0
Transfer N
Name: Quan Zhao, dtype: object
也可以同时选择行和列:
1 df_demo.loc['Qiang Sun' , 'School' ]
Name
Qiang Sun Tsinghua University
Qiang Sun Tsinghua University
Qiang Sun Shanghai Jiao Tong University
Name: School, dtype: object
1 df_demo.loc['Quan Zhao' , 'School' ]
'Shanghai Jiao Tong University'
【b】*
为元素列表
此时,取出列表中所有元素值对应的行或列:
1 df_demo.loc[['Qiang Sun' ,'Quan Zhao' ], ['School' ,'Gender' ]]
School
Gender
Name
Qiang Sun
Tsinghua University
Female
Qiang Sun
Tsinghua University
Female
Qiang Sun
Shanghai Jiao Tong University
Female
Quan Zhao
Shanghai Jiao Tong University
Female
【c】*
为切片
之前的Series
使用字符串索引时提到,如果是唯一值的起点和终点字符,那么就可以使用切片,并且包含两个端点,如果不唯一则报错:
1 df_demo.loc['Gaojuan You' :'Gaoqiang Qian' , 'School' :'Gender' ]
School
Grade
Gender
Name
Gaojuan You
Fudan University
Sophomore
Male
Xiaoli Qian
Tsinghua University
Freshman
Female
Qiang Chu
Shanghai Jiao Tong University
Freshman
Female
Gaoqiang Qian
Tsinghua University
Junior
Female
需要注意的是,如果DataFrame
使用整数索引,其使用整数切片的时候和上面字符串索引的要求一致,都是元素 切片,包含端点且起点、终点不允许有重复值。
1 2 3 df_loc_slice_demo = df_demo.copy() df_loc_slice_demo.index = range (df_demo.shape[0 ],0 ,-1 ) df_loc_slice_demo.loc[5 :3 ]
School
Grade
Gender
Weight
Transfer
5
Fudan University
Junior
Female
46.0
N
4
Tsinghua University
Senior
Female
50.0
N
3
Shanghai Jiao Tong University
Senior
Female
45.0
N
1 df_loc_slice_demo.loc[3 :5 ]
School
Grade
Gender
Weight
Transfer
【d】*
为布尔列表
在实际的数据处理中,根据条件来筛选行是极其常见的,此处传入loc
的布尔列表与DataFrame
长度相同,且列表为True
的位置所对应的行会被选中,False
则会被剔除。
例如,选出体重超过70kg的学生:
1 df_demo.loc[df_demo.Weight>70 ].head()
School
Grade
Gender
Weight
Transfer
Name
Mei Sun
Shanghai Jiao Tong University
Senior
Male
89.0
N
Gaojuan You
Fudan University
Sophomore
Male
74.0
N
Xiaopeng Zhou
Shanghai Jiao Tong University
Freshman
Male
74.0
N
Xiaofeng Sun
Tsinghua University
Senior
Male
71.0
N
Qiang Zheng
Shanghai Jiao Tong University
Senior
Male
87.0
N
前面所提到的传入元素列表,也可以通过isin
方法返回的布尔列表等价写出,例如选出所有大一和大四的同学信息:
1 df_demo.loc[df_demo.Grade.isin(['Freshman' , 'Senior' ])].head()
School
Grade
Gender
Weight
Transfer
Name
Gaopeng Yang
Shanghai Jiao Tong University
Freshman
Female
46.0
N
Changqiang You
Peking University
Freshman
Male
70.0
N
Mei Sun
Shanghai Jiao Tong University
Senior
Male
89.0
N
Xiaoli Qian
Tsinghua University
Freshman
Female
51.0
N
Qiang Chu
Shanghai Jiao Tong University
Freshman
Female
52.0
N
对于复合条件而言,可以用|(或), &(且), ~(取反)
的组合来实现,例如选出复旦大学中体重超过70kg的大四学生,或者北大男生中体重超过80kg的非大四的学生:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 condition_1_1 = df_demo.School == 'Fudan University' condition_1_2 = df_demo.Grade == 'Senior' condition_1_3 = df_demo.Weight > 70 condition_1 = condition_1_1 & condition_1_2 & condition_1_3 condition_2_1 = df_demo.School == 'Peking University' condition_2_2 = df_demo.Grade == 'Senior' condition_2_3 = df_demo.Weight > 80 condition_2 = condition_2_1 & (~condition_2_2) & condition_2_3 df_demo.loc[condition_1 | condition_2]
School
Grade
Gender
Weight
Transfer
Name
Qiang Han
Peking University
Freshman
Male
87.0
N
Chengpeng Zhou
Fudan University
Senior
Male
81.0
N
Changpeng Zhao
Peking University
Freshman
Male
83.0
N
Chengpeng Qian
Fudan University
Senior
Male
73.0
Y
【练一练】
select_dtypes
是一个实用函数,它能够从表中选出相应类型的列,若要选出所有数值型的列,只需使用.select_dtypes('number')
,请利用布尔列表选择的方法结合DataFrame
的dtypes
属性在learn_pandas
数据集上实现这个功能。
【END】
【e】*
为函数
这里的函数,必须以前面的四种合法形式之一为返回值,并且函数的输入值为DataFrame
本身。假设仍然是上述复合条件筛选的例子,可以把逻辑写入一个函数中再返回,需要注意的是函数的形式参数x
本质上即为df_demo
:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 def condition (x ): condition_1_1 = x.School == 'Fudan University' condition_1_2 = x.Grade == 'Senior' condition_1_3 = x.Weight > 70 condition_1 = condition_1_1 & condition_1_2 & condition_1_3 condition_2_1 = x.School == 'Peking University' condition_2_2 = x.Grade == 'Senior' condition_2_3 = x.Weight > 80 condition_2 = condition_2_1 & (~condition_2_2) & condition_2_3 result = condition_1 | condition_2 return result df_demo.loc[condition]
School
Grade
Gender
Weight
Transfer
Name
Qiang Han
Peking University
Freshman
Male
87.0
N
Chengpeng Zhou
Fudan University
Senior
Male
81.0
N
Changpeng Zhao
Peking University
Freshman
Male
83.0
N
Chengpeng Qian
Fudan University
Senior
Male
73.0
Y
此外,还支持使用lambda
表达式,其返回值也同样必须是先前提到的四种形式之一:
1 df_demo.loc[lambda x:'Quan Zhao' , lambda x:'Gender' ]
'Female'
由于函数无法返回如start: end: step
的切片形式,故返回切片时要用slice
对象进行包装:
1 df_demo.loc[lambda x: slice ('Gaojuan You' , 'Gaoqiang Qian' )]
School
Grade
Gender
Weight
Transfer
Name
Gaojuan You
Fudan University
Sophomore
Male
74.0
N
Xiaoli Qian
Tsinghua University
Freshman
Female
51.0
N
Qiang Chu
Shanghai Jiao Tong University
Freshman
Female
52.0
N
Gaoqiang Qian
Tsinghua University
Junior
Female
50.0
N
最后需要指出的是,对于Series
也可以使用loc
索引,其遵循的原则与DataFrame
中用于行筛选的loc[*]
完全一致,此处不再赘述。
【WARNING】不要使用链式赋值
在对表或者序列赋值时,应当在使用一层索引器后直接进行赋值操作,这样做是由于进行多次索引后赋值是赋在临时返回的copy
副本上的,而没有真正修改元素从而报出SettingWithCopyWarning
警告。例如,下面给出的例子:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 df_chain = pd.DataFrame([[0 ,0 ],[1 ,0 ],[-1 ,0 ]], columns=list ('AB' )) df_chainimport warningswith warnings.catch_warnings(): warnings.filterwarnings('error' ) try : df_chain[df_chain.A!=0 ].B = 1 except Warning as w: Warning_Msg = wprint (Warning_Msg) df_chain
A value is trying to be set on a copy of a slice from a DataFrame.
Try using .loc[row_indexer,col_indexer] = value instead
See the caveats in the documentation: https://pandas.pydata.org/pandas-docs/stable/user_guide/indexing.html#returning-a-view-versus-a-copy
1 2 df_chain.loc[df_chain.A!=0 ,'B' ] = 1 df_chain
【END】
4. iloc索引器
iloc
的使用与loc
完全类似,只不过是针对位置进行筛选,在相应的*
位置处一共也有五类合法对象,分别是:整数、整数列表、整数切片、布尔列表以及函数,函数的返回值必须是前面的四类合法对象中的一个,其输入同样也为DataFrame
本身。
'Freshman'
1 df_demo.iloc[[0 , 1 ], [0 , 1 ]]
School
Grade
Name
Gaopeng Yang
Shanghai Jiao Tong University
Freshman
Changqiang You
Peking University
Freshman
Gender
Weight
Name
Changqiang You
Male
70.0
Mei Sun
Male
89.0
Xiaojuan Sun
Female
41.0
1 df_demo.iloc[lambda x: slice (1 , 4 )]
School
Grade
Gender
Weight
Transfer
Name
Changqiang You
Peking University
Freshman
Male
70.0
N
Mei Sun
Shanghai Jiao Tong University
Senior
Male
89.0
N
Xiaojuan Sun
Fudan University
Sophomore
Female
41.0
N
在使用布尔列表的时候要特别注意,不能传入Series
而必须传入序列的values
,否则会报错。因此,在使用布尔筛选的时候还是应当优先考虑loc
的方式。
例如,选出体重超过80kg的学生:
1 df_demo.iloc[(df_demo.Weight>80 ).values].head()
School
Grade
Gender
Weight
Transfer
Name
Mei Sun
Shanghai Jiao Tong University
Senior
Male
89.0
N
Qiang Zheng
Shanghai Jiao Tong University
Senior
Male
87.0
N
Qiang Han
Peking University
Freshman
Male
87.0
N
Chengpeng Zhou
Fudan University
Senior
Male
81.0
N
Feng Han
Shanghai Jiao Tong University
Sophomore
Male
82.0
N
对Series
而言同样也可以通过iloc
返回相应位置的值或子序列:
'Peking University'
1 df_demo.School.iloc[1 :5 :2 ]
Name
Changqiang You Peking University
Xiaojuan Sun Fudan University
Name: School, dtype: object
5. query方法
在pandas
中,支持把字符串形式的查询表达式传入query
方法来查询数据,其表达式的执行结果必须返回布尔列表。在进行复杂索引时,由于这种检索方式无需像普通方法一样重复使用DataFrame
的名字来引用列名,一般而言会使代码长度在不降低可读性的前提下有所减少。
例如,将loc
一节中的复合条件查询例子可以如下改写:
1 2 3 4 5 6 df.query('((School == "Fudan University")&' ' (Grade == "Senior")&' ' (Weight > 70))|' '((School == "Peking University")&' ' (Grade != "Senior")&' ' (Weight > 80))' )
School
Grade
Name
Gender
Weight
Transfer
38
Peking University
Freshman
Qiang Han
Male
87.0
N
66
Fudan University
Senior
Chengpeng Zhou
Male
81.0
N
99
Peking University
Freshman
Changpeng Zhao
Male
83.0
N
131
Fudan University
Senior
Chengpeng Qian
Male
73.0
Y
在query
表达式中,帮用户注册了所有来自DataFrame
的列名,所有属于该Series
的方法都可以被调用,和正常的函数调用并没有区别,例如查询体重超过均值的学生:
1 df.query('Weight > Weight.mean()' ).head()
School
Grade
Name
Gender
Weight
Transfer
1
Peking University
Freshman
Changqiang You
Male
70.0
N
2
Shanghai Jiao Tong University
Senior
Mei Sun
Male
89.0
N
4
Fudan University
Sophomore
Gaojuan You
Male
74.0
N
10
Shanghai Jiao Tong University
Freshman
Xiaopeng Zhou
Male
74.0
N
14
Tsinghua University
Senior
Xiaomei Zhou
Female
57.0
N
【NOTE】query中引用带空格的列名
对于含有空格的列名,需要使用`col name`
的方式进行引用。
【END】
同时,在query
中还注册了若干英语的字面用法,帮助提高可读性,例如:or, and, or, in, not in
。例如,筛选出男生中不是大一大二的学生:
1 df.query('(Grade not in ["Freshman", "Sophomore"]) and (Gender == "Male")' ).head()
School
Grade
Name
Gender
Weight
Transfer
2
Shanghai Jiao Tong University
Senior
Mei Sun
Male
89.0
N
16
Tsinghua University
Junior
Xiaoqiang Qin
Male
68.0
N
17
Tsinghua University
Junior
Peng Wang
Male
65.0
N
18
Tsinghua University
Senior
Xiaofeng Sun
Male
71.0
N
21
Shanghai Jiao Tong University
Senior
Xiaopeng Shen
Male
62.0
NaN
此外,在字符串中出现与列表的比较时,==
和!=
分别表示元素出现在列表和没有出现在列表,等价于in
和not in
,例如查询所有大三和大四的学生:
1 df.query('Grade == ["Junior", "Senior"]' ).head()
School
Grade
Name
Gender
Weight
Transfer
2
Shanghai Jiao Tong University
Senior
Mei Sun
Male
89.0
N
7
Tsinghua University
Junior
Gaoqiang Qian
Female
50.0
N
9
Peking University
Junior
Juan Xu
Female
NaN
N
11
Tsinghua University
Junior
Xiaoquan Lv
Female
43.0
N
12
Shanghai Jiao Tong University
Senior
Peng You
Female
48.0
NaN
对于query
中的字符串,如果要引用外部变量,只需在变量名前加@
符号。例如,取出体重位于70kg到80kg之间的学生:
1 2 low, high =70 , 80 df.query('(Weight >= @low) & (Weight <= @high)' ).head()
School
Grade
Name
Gender
Weight
Transfer
1
Peking University
Freshman
Changqiang You
Male
70.0
N
4
Fudan University
Sophomore
Gaojuan You
Male
74.0
N
10
Shanghai Jiao Tong University
Freshman
Xiaopeng Zhou
Male
74.0
N
18
Tsinghua University
Senior
Xiaofeng Sun
Male
71.0
N
35
Peking University
Freshman
Gaoli Zhao
Male
78.0
N
6. 随机抽样
如果把DataFrame
的每一行看作一个样本,或把每一列看作一个特征,再把整个DataFrame
看作总体,想要对样本或特征进行随机抽样就可以用sample
函数。有时在拿到大型数据集后,想要对统计特征进行计算来了解数据的大致分布,但是这很费时间。同时,由于许多统计特征在等概率不放回的简单随机抽样条件下,是总体统计特征的无偏估计,比如样本均值和总体均值,那么就可以先从整张表中抽出一部分来做近似估计。
sample
函数中的主要参数为n, axis, frac, replace, weights
,前三个分别是指抽样数量、抽样的方向(0为行、1为列)和抽样比例(0.3则为从总体中抽出30%的样本)。
replace
和weights
分别是指是否放回和每个样本的抽样相对概率,当replace = True
则表示有放回抽样。例如,对下面构造的df_sample
以value
值的相对大小为抽样概率进行有放回抽样,抽样数量为3。
1 2 df_sample = pd.DataFrame({'id' : list ('abcde' ), 'value' : [1 , 2 , 3 , 4 , 90 ]}) df_sample
id
value
0
a
1
1
b
2
2
c
3
3
d
4
4
e
90
1 df_sample.sample(3 , replace = True , weights = df_sample.value)
id
value
4
e
90
4
e
90
4
e
90
二、多级索引
1. 多级索引及其表的结构
为了更加清晰地说明具有多级索引的DataFrame
结构,下面新构造一张表,读者可以忽略这里的构造方法,它们将会在第4小节被更详细地讲解。
1 2 3 4 5 6 np.random.seed(0 ) multi_index = pd.MultiIndex.from_product([list ('ABCD' ), df.Gender.unique()], names=('School' , 'Gender' )) multi_column = pd.MultiIndex.from_product([['Height' , 'Weight' ], df.Grade.unique()], names=('Indicator' , 'Grade' )) df_multi = pd.DataFrame(np.c_[(np.random.randn(8 ,4 )*5 + 163 ).tolist(), (np.random.randn(8 ,4 )*5 + 65 ).tolist()], index = multi_index, columns = multi_column).round (1 ) df_multi
Indicator
Height
Weight
Grade
Freshman
Senior
Sophomore
Junior
Freshman
Senior
Sophomore
Junior
School
Gender
A
Female
171.8
165.0
167.9
174.2
60.6
55.1
63.3
65.8
Male
172.3
158.1
167.8
162.2
71.2
71.0
63.1
63.5
B
Female
162.5
165.1
163.7
170.3
59.8
57.9
56.5
74.8
Male
166.8
163.6
165.2
164.7
62.5
62.8
58.7
68.9
C
Female
170.5
162.0
164.6
158.7
56.9
63.9
60.5
66.9
Male
150.2
166.3
167.3
159.3
62.4
59.1
64.9
67.1
D
Female
174.3
155.7
163.2
162.1
65.3
66.5
61.8
63.2
Male
170.7
170.3
163.8
164.9
61.6
63.2
60.9
56.4
下图通过颜色区分,标记了DataFrame
的结构。与单层索引的表一样,具备元素值、行索引和列索引三个部分。其中,这里的行索引和列索引都是MultiIndex
类型,只不过索引中的一个元素是元组 而不是单层索引中的标量。例如,行索引的第四个元素为("B", "Male")
,列索引的第二个元素为("Height", "Senior")
,这里需要注意,外层连续出现相同的值时,第一次之后出现的会被隐藏显示,使结果的可读性增强。
与单层索引类似,MultiIndex
也具有名字属性,图中的School
和Gender
分别对应了表的第一层和第二层行索引的名字,Indicator
和Grade
分别对应了第一层和第二层列索引的名字。
索引的名字和值属性分别可以通过names
和values
获得:
FrozenList(['School', 'Gender'])
FrozenList(['Indicator', 'Grade'])
array([('A', 'Female'), ('A', 'Male'), ('B', 'Female'), ('B', 'Male'),
('C', 'Female'), ('C', 'Male'), ('D', 'Female'), ('D', 'Male')],
dtype=object)
array([('Height', 'Freshman'), ('Height', 'Senior'),
('Height', 'Sophomore'), ('Height', 'Junior'),
('Weight', 'Freshman'), ('Weight', 'Senior'),
('Weight', 'Sophomore'), ('Weight', 'Junior')], dtype=object)
如果想要得到某一层的索引,则需要通过get_level_values
获得:
1 df_multi.index.get_level_values(0 )
Index(['A', 'A', 'B', 'B', 'C', 'C', 'D', 'D'], dtype='object', name='School')
但对于索引而言,无论是单层还是多层,用户都无法通过index_obj[0] = item
的方式来修改元素,也不能通过index_name[0] = new_name
的方式来修改名字,关于如何修改这些属性的话题将在第三节被讨论。
2. 多级索引中的loc索引器
熟悉了结构后,现在回到原表,将学校和年级设为索引,此时的行为多级索引,列为单级索引,由于默认状态的列索引不含名字,因此对应于刚刚图中Indicator
和Grade
的索引名位置是空缺的。
1 2 df_multi = df.set_index(['School' , 'Grade' ]) df_multi.head()
Name
Gender
Weight
Transfer
School
Grade
Shanghai Jiao Tong University
Freshman
Gaopeng Yang
Female
46.0
N
Peking University
Freshman
Changqiang You
Male
70.0
N
Shanghai Jiao Tong University
Senior
Mei Sun
Male
89.0
N
Fudan University
Sophomore
Xiaojuan Sun
Female
41.0
N
Sophomore
Gaojuan You
Male
74.0
N
由于多级索引中的单个元素以元组为单位,因此之前在第一节介绍的
loc
和 iloc
方法完全可以照搬,只需把标量的位置替换成对应的元组。
当传入元组列表或单个元组或返回前二者的函数时,需要先进行索引排序以避免性能警告:
1 2 3 4 5 6 7 with warnings.catch_warnings(): warnings.filterwarnings('error' ) try : df_multi.loc[('Fudan University' , 'Junior' )].head() except Warning as w: Warning_Msg = w Warning_Msg
pandas.errors.PerformanceWarning('indexing past lexsort depth may impact performance.')
1 2 df_sorted = df_multi.sort_index() df_sorted.loc[('Fudan University' , 'Junior' )].head()
Name
Gender
Weight
Transfer
School
Grade
Fudan University
Junior
Yanli You
Female
48.0
N
Junior
Chunqiang Chu
Male
72.0
N
Junior
Changfeng Lv
Male
76.0
N
Junior
Yanjuan Lv
Female
49.0
NaN
Junior
Gaoqiang Zhou
Female
43.0
N
1 df_sorted.loc[[('Fudan University' , 'Senior' ), ('Shanghai Jiao Tong University' , 'Freshman' )]].head()
Name
Gender
Weight
Transfer
School
Grade
Fudan University
Senior
Chengpeng Zheng
Female
38.0
N
Senior
Feng Zhou
Female
47.0
N
Senior
Gaomei Lv
Female
34.0
N
Senior
Chunli Lv
Female
56.0
N
Senior
Chengpeng Zhou
Male
81.0
N
1 df_sorted.loc[df_sorted.Weight > 70 ].head()
Name
Gender
Weight
Transfer
School
Grade
Fudan University
Freshman
Feng Wang
Male
74.0
N
Junior
Chunqiang Chu
Male
72.0
N
Junior
Changfeng Lv
Male
76.0
N
Senior
Chengpeng Zhou
Male
81.0
N
Senior
Chengpeng Qian
Male
73.0
Y
1 df_sorted.loc[lambda x:('Fudan University' ,'Junior' )].head()
Name
Gender
Weight
Transfer
School
Grade
Fudan University
Junior
Yanli You
Female
48.0
N
Junior
Chunqiang Chu
Male
72.0
N
Junior
Changfeng Lv
Male
76.0
N
Junior
Yanjuan Lv
Female
49.0
NaN
Junior
Gaoqiang Zhou
Female
43.0
N
当使用切片时需要注意,在单级索引中只要切片端点元素是唯一的,那么就可以进行切片,但在多级索引中,无论元组在索引中是否重复出现,都必须经过排序才能使用切片,否则报错:
1 2 3 4 5 try : df_multi.loc[('Fudan University' , 'Senior' ):].head()except Exception as e: Err_Msg = e Err_Msg
pandas.errors.UnsortedIndexError('Key length (2) was greater than MultiIndex lexsort depth (0)')
1 df_sorted.loc[('Fudan University' , 'Senior' ):].head()
Name
Gender
Weight
Transfer
School
Grade
Fudan University
Senior
Chengpeng Zheng
Female
38.0
N
Senior
Feng Zhou
Female
47.0
N
Senior
Gaomei Lv
Female
34.0
N
Senior
Chunli Lv
Female
56.0
N
Senior
Chengpeng Zhou
Male
81.0
N
1 2 df_unique = df.drop_duplicates(subset=['School' ,'Grade' ]).set_index(['School' , 'Grade' ]) df_unique.head()
Name
Gender
Weight
Transfer
School
Grade
Shanghai Jiao Tong University
Freshman
Gaopeng Yang
Female
46.0
N
Peking University
Freshman
Changqiang You
Male
70.0
N
Shanghai Jiao Tong University
Senior
Mei Sun
Male
89.0
N
Fudan University
Sophomore
Xiaojuan Sun
Female
41.0
N
Tsinghua University
Freshman
Xiaoli Qian
Female
51.0
N
1 2 3 4 5 try : df_unique.loc[('Fudan University' , 'Senior' ):].head()except Exception as e: Err_Msg = e Err_Msg
pandas.errors.UnsortedIndexError('Key length (2) was greater than MultiIndex lexsort depth (0)')
1 df_unique.sort_index().loc[('Fudan University' , 'Senior' ):].head()
Name
Gender
Weight
Transfer
School
Grade
Fudan University
Senior
Chengpeng Zheng
Female
38.0
N
Sophomore
Xiaojuan Sun
Female
41.0
N
Peking University
Freshman
Changqiang You
Male
70.0
N
Junior
Juan Xu
Female
NaN
N
Senior
Changli Lv
Female
41.0
N
此外,在多级索引中的元组有一种特殊的用法,可以对多层的元素进行交叉组合后索引,但同时需要指定loc
的列,全选则用:
表示。其中,每一层需要选中的元素用列表存放,传入loc
的形式为[(level_0_list, level_1_list), cols]
。例如,想要得到所有北大和复旦的大二大三学生,可以如下写出:
1 2 res = df_multi.loc[(['Peking University' , 'Fudan University' ], ['Sophomore' , 'Junior' ]), :] res.head()
Name
Gender
Weight
Transfer
School
Grade
Peking University
Sophomore
Changmei Xu
Female
43.0
N
Sophomore
Xiaopeng Qin
Male
NaN
N
Sophomore
Mei Xu
Female
39.0
N
Sophomore
Xiaoli Zhou
Female
55.0
N
Sophomore
Peng Han
Female
34.0
NaN
(33, 4)
下面的语句和上面类似,但仍然传入的是元素(这里为元组)的列表,它们的意义是不同的,表示的是选出北大的大三学生和复旦的大二学生:
1 2 res = df_multi.loc[[('Peking University' , 'Junior' ), ('Fudan University' , 'Sophomore' )]] res.head()
Name
Gender
Weight
Transfer
School
Grade
Peking University
Junior
Juan Xu
Female
NaN
N
Junior
Changjuan You
Female
47.0
N
Junior
Gaoli Xu
Female
48.0
N
Junior
Gaoquan Zhou
Male
70.0
N
Junior
Qiang You
Female
56.0
N
(16, 4)
3. IndexSlice对象
前面介绍的方法,即使在索引不重复的时候,也只能对元组整体进行切片,而不能对每层进行切片,也不允许将切片和布尔列表混合使用,引入IndexSlice
对象就能解决这个问题。Slice
对象一共有两种形式,第一种为loc[idx[*,*]]
型,第二种为loc[idx[*,*],idx[*,*]]
型,下面将进行介绍。为了方便演示,下面构造一个索引不重复的 DataFrame
:
1 2 3 4 5 6 7 np.random.seed(0 ) L1,L2 = ['A' ,'B' ,'C' ],['a' ,'b' ,'c' ] mul_index1 = pd.MultiIndex.from_product([L1,L2],names=('Upper' , 'Lower' )) L3,L4 = ['D' ,'E' ,'F' ],['d' ,'e' ,'f' ] mul_index2 = pd.MultiIndex.from_product([L3,L4],names=('Big' , 'Small' )) df_ex = pd.DataFrame(np.random.randint(-9 ,10 ,(9 ,9 )), index=mul_index1, columns=mul_index2) df_ex
Big
D
E
F
Small
d
e
f
d
e
f
d
e
f
Upper
Lower
A
a
3
6
-9
-6
-6
-2
0
9
-5
b
-3
3
-8
-3
-2
5
8
-4
4
c
-1
0
7
-4
6
6
-9
9
-6
B
a
8
5
-2
-9
-8
0
-9
1
-6
b
2
9
-7
-9
-9
-5
-4
-3
-1
c
8
6
-5
0
1
-8
-8
-2
0
C
a
-6
-3
2
5
9
-9
5
-6
3
b
1
2
-5
-3
-5
6
-6
3
-5
c
-1
5
6
-6
6
4
7
8
-4
为了使用silce
对象,先要进行定义:
【a】loc[idx[*,*]]
型
这种情况并不能进行多层分别切片,前一个*
表示行的选择,后一个*
表示列的选择,与单纯的loc
是类似的:
1 df_ex.loc[idx['C' :, ('D' , 'f' ):]]
Big
D
E
F
Small
f
d
e
f
d
e
f
Upper
Lower
C
a
2
5
9
-9
5
-6
3
b
-5
-3
-5
6
-6
3
-5
c
6
-6
6
4
7
8
-4
另外,也支持布尔序列的索引:
1 df_ex.loc[idx[:'A' , lambda x:x.sum ()>0 ]]
Big
D
F
Small
d
e
e
Upper
Lower
A
a
3
6
9
b
-3
3
-4
c
-1
0
9
【b】loc[idx[*,*],idx[*,*]]
型
这种情况能够分层进行切片,前一个idx
指代的是行索引,后一个是列索引。
1 df_ex.loc[idx[:'A' , 'b' :], idx['E' :, 'e' :]]
Big
E
F
Small
e
f
e
f
Upper
Lower
A
b
-2
5
-4
4
c
6
6
9
-6
但需要注意的是,此时不支持使用函数:
1 2 3 4 5 try : df_ex.loc[idx[:'A' , lambda x: 'b' ], idx['E' :, 'e' :]]except Exception as e: Err_Msg = e Err_Msg
KeyError(<function __main__.<lambda>(x)>)
4. 多级索引的构造
前面提到了多级索引表的结构和切片,那么除了使用set_index
之外,如何自己构造多级索引呢?常用的有from_tuples, from_arrays, from_product
三种方法,它们都是pd.MultiIndex
对象下的函数。
from_tuples
指根据传入由元组组成的列表进行构造:
1 2 my_tuple = [('a' ,'cat' ),('a' ,'dog' ),('b' ,'cat' ),('b' ,'dog' )] pd.MultiIndex.from_tuples(my_tuple, names=['First' ,'Second' ])
MultiIndex([('a', 'cat'),
('a', 'dog'),
('b', 'cat'),
('b', 'dog')],
names=['First', 'Second'])
from_arrays
指根据传入列表中,对应层的列表进行构造:
1 2 my_array = [list ('aabb' ), ['cat' , 'dog' ]*2 ] pd.MultiIndex.from_arrays(my_array, names=['First' ,'Second' ])
MultiIndex([('a', 'cat'),
('a', 'dog'),
('b', 'cat'),
('b', 'dog')],
names=['First', 'Second'])
from_product
指根据给定多个列表的笛卡尔积进行构造:
1 2 3 my_list1 = ['a' ,'b' ] my_list2 = ['cat' ,'dog' ] pd.MultiIndex.from_product([my_list1, my_list2], names=['First' ,'Second' ])
MultiIndex([('a', 'cat'),
('a', 'dog'),
('b', 'cat'),
('b', 'dog')],
names=['First', 'Second'])
三、索引的常用方法
1. 索引层的交换和删除
为了方便理解交换的过程,这里构造一个三级索引的例子:
1 2 3 4 5 6 7 np.random.seed(0 ) L1,L2,L3 = ['A' ,'B' ],['a' ,'b' ],['alpha' ,'beta' ] mul_index1 = pd.MultiIndex.from_product([L1,L2,L3], names=('Upper' , 'Lower' ,'Extra' )) L4,L5,L6 = ['C' ,'D' ],['c' ,'d' ],['cat' ,'dog' ] mul_index2 = pd.MultiIndex.from_product([L4,L5,L6], names=('Big' , 'Small' , 'Other' )) df_ex = pd.DataFrame(np.random.randint(-9 ,10 ,(8 ,8 )), index=mul_index1, columns=mul_index2) df_ex
Big
C
D
Small
c
d
c
d
Other
cat
dog
cat
dog
cat
dog
cat
dog
Upper
Lower
Extra
A
a
alpha
3
6
-9
-6
-6
-2
0
9
beta
-5
-3
3
-8
-3
-2
5
8
b
alpha
-4
4
-1
0
7
-4
6
6
beta
-9
9
-6
8
5
-2
-9
-8
B
a
alpha
0
-9
1
-6
2
9
-7
-9
beta
-9
-5
-4
-3
-1
8
6
-5
b
alpha
0
1
-8
-8
-2
0
-6
-3
beta
2
5
9
-9
5
-6
3
1
索引层的交换由swaplevel
和reorder_levels
完成,前者只能交换两个层,而后者可以交换任意层,两者都可以指定交换的是轴是哪一个,即行索引或列索引:
1 df_ex.swaplevel(0 ,2 ,axis=1 ).head()
Other
cat
dog
cat
dog
cat
dog
cat
dog
Small
c
c
d
d
c
c
d
d
Big
C
C
C
C
D
D
D
D
Upper
Lower
Extra
A
a
alpha
3
6
-9
-6
-6
-2
0
9
beta
-5
-3
3
-8
-3
-2
5
8
b
alpha
-4
4
-1
0
7
-4
6
6
beta
-9
9
-6
8
5
-2
-9
-8
B
a
alpha
0
-9
1
-6
2
9
-7
-9
1 df_ex.reorder_levels([2 ,0 ,1 ],axis=0 ).head()
Big
C
D
Small
c
d
c
d
Other
cat
dog
cat
dog
cat
dog
cat
dog
Extra
Upper
Lower
alpha
A
a
3
6
-9
-6
-6
-2
0
9
beta
A
a
-5
-3
3
-8
-3
-2
5
8
alpha
A
b
-4
4
-1
0
7
-4
6
6
beta
A
b
-9
9
-6
8
5
-2
-9
-8
alpha
B
a
0
-9
1
-6
2
9
-7
-9
【NOTE】轴之间的索引交换
这里只涉及行或列索引内部的交换,不同方向索引之间的交换将在第五章中被讨论。
#### 【END】
若想要删除某一层的索引,可以使用droplevel
方法:
1 df_ex.droplevel(1 ,axis=1 )
Big
C
D
Other
cat
dog
cat
dog
cat
dog
cat
dog
Upper
Lower
Extra
A
a
alpha
3
6
-9
-6
-6
-2
0
9
beta
-5
-3
3
-8
-3
-2
5
8
b
alpha
-4
4
-1
0
7
-4
6
6
beta
-9
9
-6
8
5
-2
-9
-8
B
a
alpha
0
-9
1
-6
2
9
-7
-9
beta
-9
-5
-4
-3
-1
8
6
-5
b
alpha
0
1
-8
-8
-2
0
-6
-3
beta
2
5
9
-9
5
-6
3
1
1 df_ex.droplevel([0 ,1 ],axis=0 )
Big
C
D
Small
c
d
c
d
Other
cat
dog
cat
dog
cat
dog
cat
dog
Extra
alpha
3
6
-9
-6
-6
-2
0
9
beta
-5
-3
3
-8
-3
-2
5
8
alpha
-4
4
-1
0
7
-4
6
6
beta
-9
9
-6
8
5
-2
-9
-8
alpha
0
-9
1
-6
2
9
-7
-9
beta
-9
-5
-4
-3
-1
8
6
-5
alpha
0
1
-8
-8
-2
0
-6
-3
beta
2
5
9
-9
5
-6
3
1
2. 索引属性的修改
通过rename_axis
可以对索引层的名字进行修改,常用的修改方式是传入字典的映射:
1 df_ex.rename_axis(index={'Upper' :'Changed_row' }, columns={'Other' :'Changed_Col' }).head()
Big
C
D
Small
c
d
c
d
Changed_Col
cat
dog
cat
dog
cat
dog
cat
dog
Changed_row
Lower
Extra
A
a
alpha
3
6
-9
-6
-6
-2
0
9
beta
-5
-3
3
-8
-3
-2
5
8
b
alpha
-4
4
-1
0
7
-4
6
6
beta
-9
9
-6
8
5
-2
-9
-8
B
a
alpha
0
-9
1
-6
2
9
-7
-9
通过rename
可以对索引的值进行修改,如果是多级索引需要指定修改的层号level
:
1 df_ex.rename(columns={'cat' :'not_cat' }, level=2 ).head()
Big
C
D
Small
c
d
c
d
Other
not_cat
dog
not_cat
dog
not_cat
dog
not_cat
dog
Upper
Lower
Extra
A
a
alpha
3
6
-9
-6
-6
-2
0
9
beta
-5
-3
3
-8
-3
-2
5
8
b
alpha
-4
4
-1
0
7
-4
6
6
beta
-9
9
-6
8
5
-2
-9
-8
B
a
alpha
0
-9
1
-6
2
9
-7
-9
传入参数也可以是函数,其输入值就是索引元素:
1 df_ex.rename(index=lambda x:str .upper(x), level=2 ).head()
Big
C
D
Small
c
d
c
d
Other
cat
dog
cat
dog
cat
dog
cat
dog
Upper
Lower
Extra
A
a
ALPHA
3
6
-9
-6
-6
-2
0
9
BETA
-5
-3
3
-8
-3
-2
5
8
b
ALPHA
-4
4
-1
0
7
-4
6
6
BETA
-9
9
-6
8
5
-2
-9
-8
B
a
ALPHA
0
-9
1
-6
2
9
-7
-9
【练一练】
尝试在rename_axis
中使用函数完成与例子中一样的功能,即把Upper
和Other
分别替换为Changed_row
和Changed_col
。
#### 【END】 对于整个索引的元素替换,可以利用迭代器实现:
1 2 new_values = iter (list ('abcdefgh' )) df_ex.rename(index=lambda x:next (new_values), level=2 )
Big
C
D
Small
c
d
c
d
Other
cat
dog
cat
dog
cat
dog
cat
dog
Upper
Lower
Extra
A
a
a
3
6
-9
-6
-6
-2
0
9
b
-5
-3
3
-8
-3
-2
5
8
b
c
-4
4
-1
0
7
-4
6
6
d
-9
9
-6
8
5
-2
-9
-8
B
a
e
0
-9
1
-6
2
9
-7
-9
f
-9
-5
-4
-3
-1
8
6
-5
b
g
0
1
-8
-8
-2
0
-6
-3
h
2
5
9
-9
5
-6
3
1
若想要对某个位置的元素进行修改,在单层索引时容易实现,即先取出索引的values
属性,再给对得到的列表进行修改,最后再对index
对象重新赋值。但是如果是多级索引的话就有些麻烦,一个解决的方案是先把某一层索引临时转为表的元素,然后再进行修改,最后重新设定为索引,下面一节将介绍这些操作。
另外一个需要介绍的函数是map
,它是定义在Index
上的方法,与前面rename
方法中层的函数式用法是类似的,只不过它传入的不是层的标量值,而是直接传入索引的元组,这为用户进行跨层的修改提供了遍历。例如,可以等价地写出上面的字符串转大写的操作:
1 2 3 4 df_temp = df_ex.copy() new_idx = df_temp.index.map (lambda x: (x[0 ], x[1 ], str .upper(x[2 ]))) df_temp.index = new_idx df_temp.head()
Big
C
D
Small
c
d
c
d
Other
cat
dog
cat
dog
cat
dog
cat
dog
Upper
Lower
Extra
A
a
ALPHA
3
6
-9
-6
-6
-2
0
9
BETA
-5
-3
3
-8
-3
-2
5
8
b
ALPHA
-4
4
-1
0
7
-4
6
6
BETA
-9
9
-6
8
5
-2
-9
-8
B
a
ALPHA
0
-9
1
-6
2
9
-7
-9
关于map
的另一个使用方法是对多级索引的压缩,这在第四章和第五章的一些操作中是有用的:
1 2 3 4 df_temp = df_ex.copy() new_idx = df_temp.index.map (lambda x: (x[0 ]+'-' +x[1 ]+'-' +x[2 ])) df_temp.index = new_idx df_temp.head()
Big
C
D
Small
c
d
c
d
Other
cat
dog
cat
dog
cat
dog
cat
dog
A-a-alpha
3
6
-9
-6
-6
-2
0
9
A-a-beta
-5
-3
3
-8
-3
-2
5
8
A-b-alpha
-4
4
-1
0
7
-4
6
6
A-b-beta
-9
9
-6
8
5
-2
-9
-8
B-a-alpha
0
-9
1
-6
2
9
-7
-9
同时,也可以反向地展开:
1 2 3 new_idx = df_temp.index.map (lambda x:tuple (x.split('-' ))) df_temp.index = new_idx df_temp.head()
Big
C
D
Small
c
d
c
d
Other
cat
dog
cat
dog
cat
dog
cat
dog
A
a
alpha
3
6
-9
-6
-6
-2
0
9
beta
-5
-3
3
-8
-3
-2
5
8
b
alpha
-4
4
-1
0
7
-4
6
6
beta
-9
9
-6
8
5
-2
-9
-8
B
a
alpha
0
-9
1
-6
2
9
-7
-9
3. 索引的设置与重置
为了说明本节的函数,下面构造一个新表:
1 2 df_new = pd.DataFrame({'A' :list ('aacd' ), 'B' :list ('PQRT' ), 'C' :[1 ,2 ,3 ,4 ]}) df_new
A
B
C
0
a
P
1
1
a
Q
2
2
c
R
3
3
d
T
4
索引的设置可以使用set_index
完成,这里的主要参数是append
,表示是否来保留原来的索引,直接把新设定的添加到原索引的内层:
B
C
A
a
P
1
a
Q
2
c
R
3
d
T
4
1 df_new.set_index('A' , append=True )
B
C
A
0
a
P
1
1
a
Q
2
2
c
R
3
3
d
T
4
可以同时指定多个列作为索引:
1 df_new.set_index(['A' , 'B' ])
C
A
B
a
P
1
Q
2
c
R
3
d
T
4
如果想要添加索引的列没有出现在其中,那么可以直接在参数中传入相应的Series
:
1 2 3 my_index = pd.Series(list ('WXYZ' ), name='D' ) df_new = df_new.set_index(['A' , my_index]) df_new
B
C
A
D
a
W
P
1
X
Q
2
c
Y
R
3
d
Z
T
4
reset_index
是set_index
的逆函数,其主要参数是drop
,表示是否要把去掉的索引层丢弃,而不是添加到列中:
1 df_new.reset_index(['D' ])
D
B
C
A
a
W
P
1
a
X
Q
2
c
Y
R
3
d
Z
T
4
1 df_new.reset_index(['D' ], drop=True )
B
C
A
a
P
1
a
Q
2
c
R
3
d
T
4
如果重置了所有的索引,那么pandas
会直接重新生成一个默认索引:
A
D
B
C
0
a
W
P
1
1
a
X
Q
2
2
c
Y
R
3
3
d
Z
T
4
4. 索引的变形
在某些场合下,需要对索引做一些扩充或者剔除,更具体地要求是给定一个新的索引,把原表中相应的索引对应元素填充到新索引构成的表中。例如,下面的表中给出了员工信息,需要重新制作一张新的表,要求增加一名员工的同时去掉身高列并增加性别列:
1 2 df_reindex = pd.DataFrame({"Weight" :[60 ,70 ,80 ], "Height" :[176 ,180 ,179 ]}, index=['1001' ,'1003' ,'1002' ]) df_reindex
Weight
Height
1001
60
176
1003
70
180
1002
80
179
1 df_reindex.reindex(index=['1001' ,'1002' ,'1003' ,'1004' ], columns=['Weight' ,'Gender' ])
Weight
Gender
1001
60.0
NaN
1002
80.0
NaN
1003
70.0
NaN
1004
NaN
NaN
这种需求常出现在时间序列索引的时间点填充以及ID
编号的扩充。另外,需要注意的是原来表中的数据和新表中会根据索引自动对齐,例如原先的1002号位置在1003号之后,而新表中相反,那么reindex
中会根据元素对齐,与位置无关。
还有一个与reindex
功能类似的函数是reindex_like
,其功能是仿照传入的表索引来进行被调用表索引的变形。例如,现在已经存在一张表具备了目标索引的条件,那么上述功能可采用下述代码得到:
1 2 df_existed = pd.DataFrame(index=['1001' ,'1002' ,'1003' ,'1004' ], columns=['Weight' ,'Gender' ]) df_reindex.reindex_like(df_existed)
Weight
Gender
1001
60.0
NaN
1002
80.0
NaN
1003
70.0
NaN
1004
NaN
NaN
四、索引运算
1. 集合的运算法则
经常会有一种利用集合运算来取出符合条件行的需求,例如有两张表A
和B
,它们的索引都是员工编号,现在需要筛选出两表索引交集的所有员工信息,此时通过Index
上的运算操作就很容易实现。
不过在此之前,不妨先复习一下常见的四种集合运算:
\[\rm S_A.intersection(S_B) = \rm S_A \cap
S_B \Leftrightarrow \rm \{x|x\in S_A\, and\, x\in S_B\}\] \[\rm S_A.union(S_B) = \rm S_A \cup S_B
\Leftrightarrow \rm \{x|x\in S_A\, or\, x\in S_B\}\] \[\rm S_A.difference(S_B) = \rm S_A - S_B
\Leftrightarrow \rm \{x|x\in S_A\, and\, x\notin S_B\}\] \[\rm S_A.symmetric\_difference(S_B) = \rm
S_A\triangle S_B\Leftrightarrow \rm \{x|x\in S_A\cup S_B - S_A\cap
S_B\}\]
2. 一般的索引运算
由于集合的元素是互异的,但是索引中可能有相同的元素,先用unique
去重后再进行运算。下面构造两张最为简单的示例表进行演示:
1 2 3 4 df_set_1 = pd.DataFrame([[0 ,1 ],[1 ,2 ],[3 ,4 ]], index = pd.Index(['a' ,'b' ,'a' ],name='id1' )) df_set_2 = pd.DataFrame([[4 ,5 ],[2 ,6 ],[7 ,1 ]], index = pd.Index(['b' ,'b' ,'c' ],name='id2' )) id1, id2 = df_set_1.index.unique(), df_set_2.index.unique() id1.intersection(id2)
Index(['b'], dtype='object')
Index(['a', 'b', 'c'], dtype='object')
Index(['a'], dtype='object')
1 id1.symmetric_difference(id2)
Index(['a', 'c'], dtype='object')
若两张表需要做集合运算的列并没有被设置索引,一种办法是先转成索引,运算后再恢复,另一种方法是利用isin
函数,例如在重置索引的第一张表中选出id列交集的所在行:
1 2 3 df_set_in_col_1 = df_set_1.reset_index() df_set_in_col_2 = df_set_2.reset_index() df_set_in_col_1
id1
0
1
0
a
0
1
1
b
1
2
2
a
3
4
id2
0
1
0
b
4
5
1
b
2
6
2
c
7
1
1 df_set_in_col_1[df_set_in_col_1.id1.isin(df_set_in_col_2.id2)]
五、练习
Ex1:公司员工数据集
现有一份公司员工数据集:
1 2 df = pd.read_csv('../data/company.csv' ) df.head(3 )
EmployeeID
birthdate_key
age
city_name
department
job_title
gender
0
1318
1/3/1954
61
Vancouver
Executive
CEO
M
1
1319
1/3/1957
58
Vancouver
Executive
VP Stores
F
2
1320
1/2/1955
60
Vancouver
Executive
Legal Counsel
F
分别只使用query
和loc
选出年龄不超过四十岁且工作部门为Dairy
或Bakery
的男性。
选出员工ID
号 为奇数所在行的第1、第3和倒数第2列。
按照以下步骤进行索引操作:
把后三列设为索引后交换内外两层
恢复中间层索引
修改外层索引名为Gender
用下划线合并两层行索引
把行索引拆分为原状态
修改索引名为原表名称
恢复默认索引并将列保持为原表的相对位置
Ex2:巧克力数据集
现有一份关于巧克力评价的数据集:
1 2 df = pd.read_csv('../data/chocolate.csv' ) df.head(3 )
Company
Review
Cocoa
Company
Rating
0
A. Morin
2016
63%
France
3.75
1
A. Morin
2015
70%
France
2.75
2
A. Morin
2015
70%
France
3.00
把列索引名中的\n
替换为空格。
巧克力Rating
评分为1至5,每0.25分一档,请选出2.75分及以下且可可含量Cocoa Percent
高于中位数的样本。
将Review Date
和Company Location
设为索引后,选出Review Date
在2012年之后且Company Location
不属于France, Canada, Amsterdam, Belgium
的样本。