【python数据分析(12)】Pandas实现对Excel列表数据整合(merge纵向合并、concat横向连接)


1. 背景

在进行表格操作的时候,经常需要将两个excel表格数据进行横向合并,或者对原有的数据进行纵向扩充,这时候,就可以使用Pandas里面的 merge 纵向合并和 concat 横向连接功能了,如下: 在这里插入图片描述

2. 纵向合并

pd.merge (left, right, how=‘inner’, on=None, left_on=None, right_on=None,left_index=False, right_index=False, sort=True, suffixes=(’x’, ‘y’), copy=True)

left :第一个df right :第二个df on :参考键(left_on左边df的参考键、right_on右边df的参考键) left_index、right_index :左右的参考索引 how :合并方式 sort :排序参数 suffixes=('_x', '_y') 相同列标题时,主动添加后缀部分

样本数据生成:

    df1 = pd.DataFrame({'key': ['K0', 'K1', 'K2', 'K3'],
                        'A': ['A0', 'A1', 'A2', 'A3'],
                        'B': ['B0', 'B1', 'B2', 'B3']})
  df2 = pd.DataFrame({'key': ['K0', 'K1', 'K2', 'K3'],
                        'C': ['C0', 'C1', 'C2', 'C3'],
                        'D': ['D0', 'D1', 'D2', 'D3']})
  df3 = pd.DataFrame({'key1': ['K0', 'K0', 'K1', 'K2'],
                      'key2': ['K0', 'K1', 'K0', 'K1'],
                      'A': ['A0', 'A1', 'A2', 'A3'],
                      'B': ['B0', 'B1', 'B2', 'B3']})
  df4 = pd.DataFrame({'key1': ['K0', 'K1', 'K1', 'K2'],
                      'key2': ['K0', 'K0', 'K0', 'K0'],
                      'C': ['C0', 'C1', 'C2', 'C3'],
                      'D': ['D0', 'D1', 'D2', 'D3']})

2.1 按照相同的列标题进行数据合并

    print(df1)
  print(df2)
  print(pd.merge(df1, df2, on='key'))

–> 输出的结果为:(最后的输出结果是按住key字段数据进行纵向合并)

      key   A   B
  0 K0 A0 B0
  1 K1 A1 B1
  2 K2 A2 B2
  3 K3 A3 B3
   
    key   C   D
  0 K0 C0 D0
  1 K1 C1 D1
  2 K2 C2 D2
  3 K3 C3 D3
   
    key   A   B   C   D
  0 K0 A0 B0 C0 D0
  1 K1 A1 B1 C1 D1
  2 K2 A2 B2 C2 D2
  3 K3 A3 B3 C3 D3

2.2 按照多列标题进行数据合并

    print(df3)
  print(df4)
  print(pd.merge(df3, df4, on=['key1','key2']))

–> 输出的结果为:(按照两列相同的数据为依据进行纵向数据合并,不同的行数据会被舍弃)

      key1 key2   A   B
  0   K0   K0 A0 B0
  1   K0   K1 A1 B1
  2   K1   K0 A2 B2
  3   K2   K1 A3 B3
   
    key1 key2   C   D
  0   K0   K0 C0 D0
  1   K1   K0 C1 D1
  2   K1   K0 C2 D2
  3   K2   K0 C3 D3
   
    key1 key2   A   B   C   D
  0   K0   K0 A0 B0 C0 D0
  1   K1   K0 A2 B2 C1 D1
  2   K1   K0 A2 B2 C2 D2

2.3 合并方式

根据前面的列出的参数可知参数 how:

1)合并方式默认是 inner ,也就是取交集的意思;

2)此外还有 outer 取并集,数据缺失范围NaN;

3) how = 'left' ,按照左侧的df(下面的df3)为参考合并,数据缺失范围NaN

4) how = 'right' ,按照右侧的df(下面的df4)为参考合并,数据缺失范围NaN

    print(pd.merge(df3, df4,on=['key1','key2'], how = 'inner'))  
   
  print(pd.merge(df3, df4, on=['key1','key2'], how = 'outer'))  
   
  print(pd.merge(df3, df4, on=['key1','key2'], how = 'left'))  
   
  print(pd.merge(df3, df4, on=['key1','key2'], how = 'right'))  

–> 输出的结果为:

      key1 key2   A   B   C   D
  0   K0   K0 A0 B0 C0 D0
  1   K1   K0 A2 B2 C1 D1
  2   K1   K0 A2 B2 C2 D2
   
    key1 key2   A   B   C   D
  0   K0   K0   A0   B0   C0   D0
  1   K0   K1   A1   B1 NaN NaN
  2   K1   K0   A2   B2   C1   D1
  3   K1   K0   A2   B2   C2   D2
  4   K2   K1   A3   B3 NaN NaN
  5   K2   K0 NaN NaN   C3   D3
   
    key1 key2   A   B   C   D
  0   K0   K0 A0 B0   C0   D0
  1   K0   K1 A1 B1 NaN NaN
  2   K1   K0 A2 B2   C1   D1
  3   K1   K0 A2 B2   C2   D2
  4   K2   K1 A3 B3 NaN NaN
   
    key1 key2   A   B   C   D
  0   K0   K0   A0   B0 C0 D0
  1   K1   K0   A2   B2 C1 D1
  2   K1   K0   A2   B2 C2 D2
  3   K2   K0 NaN NaN C3 D3

2.4 按照行标题和索引标签进行数据合并

left_on, right_on, left_index, right_index 有时候合并的两组的依据数据内容是一样,但是标题(可以是行标题,也可以是索引标签的name)不一样时候,可以单独设置左键与右键

1) 都是以行标题为键( left_onright_on

    df1 = pd.DataFrame({'lkey':list('bbacaab'),
                      'data1':range(7)})
  df2 = pd.DataFrame({'rkey':list('abd'),
                      'date2':range(3)})
  print(df1)
  print(df2)                  
  print(pd.merge(df1, df2, left_on='lkey', right_on='rkey'))

–> 输出的结果为:(依据的键的内容也会在数组列表中,可扩展)

      lkey  data1
  0   b     0
  1   b     1
  2   a     2
  3   c     3
  4   a     4
  5   a     5
  6   b     6
   
    rkey date2
  0   a     0
  1   b     1
  2   d     2
   
    lkey data1 rkey date2
  0   b     0   b     1
  1   b     1   b     1
  2   b     6   b     1
  3   a     2   a     0
  4   a     4   a     0
  5   a     5   a     0

2) 一个以行标题,一个以索引标签( left_onright_index

    df1 = pd.DataFrame({'key':list('abcdfeg'),
                      'data1':range(7)})
  df2 = pd.DataFrame({'date2':range(100,105)},
                    index = list('abcde'))
  print(df1)
  print(df2)
  print(pd.merge(df1, df2, left_on='key', right_index=True))

–> 输出的结果为:(会选取相同的部分,不符合的会被舍弃)

      key  data1
  0   a     0
  1   b     1
  2   c     2
  3   d     3
  4   f     4
  5   e     5
  6   g     6
   
      date2
  a   100
  b   101
  c   102
  d   103
  e   104
   
    key data1 date2
  0   a     0   100
  1   b     1   101
  2   c     2   102
  3   d     3   103
  5   e     5   104

所以left_on, right_on, left_index, right_index可以相互组合(四种搭配):

left_on + right_on , left_on + right_index , left_index + right_on , left_index + right_index

3) sort 参数,这里可以使用,但是建议使用 sort_valuessort_index ,比较精细化

4) suffixes=('_x', '_y') 默认当数据的标题重名时候是以 _x ,和 _y 作为后缀的,可以进行修改

    df1 = pd.DataFrame({'key':list('adcbfeg'),
                      'data1':[1,3,2,4,5,9,7]})
  df2 = pd.DataFrame({'data1':range(100,105)},
                    index = list('abcde'))
  print(df1)
  print(df2)
  print(pd.merge(df1, df2, left_on='key', sort=True,suffixes=('_1', '_2'), right_index=True))

–> 输出的结果为:

      key  data1
  0   a     1
  1   d     3
  2   c     2
  3   b     4
  4   f     5
  5   e     9
  6   g     7
   
      data1
  a   100
  b   101
  c   102
  d   103
  e   104
   
    key data1_1 data1_2
  0   a       1     100
  3   b       4     101
  2   c       2     102
  1   d       3     103
  5   e       9     104

3. 横向连接

pd.concat (objs, axis=0, join=‘outer’, join_axes=None, ignore_index=False, keys=None, levels=None, names=None, verify_integrity=False, copy=True)

括号内为默认参数

    s1 = pd.Series([1,2,3])
  s2 = pd.Series([2,3,4])
  s3 = pd.Series([1,2,3],index = ['a','c','h'])
  s4 = pd.Series([2,3,4],index = ['b','e','d'])
  print(pd.concat([s1,s2]))
  print(pd.concat([s3,s4]).sort_index())

–> 输出的结果为:

    0    1
  1   2
  2   3
  0   2
  1   3
  2   4
  dtype: int64
   
  a   1
  b   2
  c   2
  d   4
  e   3
  h   3
  dtype: int64

3.1 默认 axis=0 ,行+行,当 axis=1 ,列+列

    print(pd.concat([s3,s4], axis=1))

–> 输出的结果为:

         0    1
    a  1.0  NaN
    b  NaN  2.0
    c  2.0  NaN
    d  NaN  4.0
    e  NaN  3.0
    h  3.0  NaN

3.2 连接方式:join,join_axes

join :{‘inner’,‘outer’},默认为“outer”。如何处理其他轴上的索引。outer为联合和inner为交集。

join_axes :指定联合的index

    s5 = pd.Series([1,2,3],index = ['a','b','c'])
    s6 = pd.Series([2,3,4],index = ['b','c','d'])
    print(pd.concat([s5,s6], axis= 1))
    print(pd.concat([s5,s6], axis= 1, join='inner'))
    print(pd.concat([s5,s6], axis= 1, join_axes=[['a','b','d']]))

–> 输出的结果为:

         0    1
    a  1.0  NaN
    b  2.0  2.0
    c  3.0  3.0
    d  NaN  4.0
    
       0  1
    b  2  2
    c  3  3
    
        0    1
    a  1.0  NaN
    b  2.0  2.0
    d  NaN  4.0

3.3 多层次索引标签(覆盖列名)

1) keys :序列,默认值无。使用传递的键作为最外层构建层次索引

    sre = pd.concat([s5,s6], keys = ['one','two'])
    print(sre,type(sre))
    print(sre.index)

–> 输出的结果为:

    one  a    1
         b    2
         c    3
    two  b    2
         c    3
         d    4
    dtype: int64 <class 'pandas.core.series.Series'>
    MultiIndex([('one', 'a'),
                ('one', 'b'),
                ('one', 'c'),
                ('two', 'b'),
                ('two', 'c'),
                ('two', 'd')],
               )

2) axis = 1 , 覆盖列名(相当于指定新的列标题)

    sre = pd.concat([s5,s6], axis=1, keys = ['one','two'])
    print(sre,type(sre))

–> 输出的结果为:

       one  two
    a  1.0  NaN
    b  2.0  2.0
    c  3.0  3.0
    d  NaN  4.0 <class 'pandas.core.frame.DataFrame'>

★★★★★ 3.4 数据修补

1) pd.combine_first() 进行数据的修补, 是将括号里面的数据df2补充到前面的数据df1中

    df1 = pd.DataFrame([[np.nan, 3., 5.], [-4.6, np.nan, np.nan],[np.nan, 7., np.nan]])
    df2 = pd.DataFrame([[-42.6, np.nan, -8.2], [-5., 1.6, 4]],index=[1, 2])
    print(df1)
    print(df2)
    print(df1.combine_first(df2))

–> 输出的结果为:

         0    1    2
    0  NaN  3.0  5.0
    1 -4.6  NaN  NaN
    2  NaN  7.0  NaN
    
          0    1    2
    1 -42.6  NaN -8.2
    2  -5.0  1.6  4.0
    
         0    1    2
    0  NaN  3.0  5.0
    1 -4.6  NaN -8.2
    2 -5.0  7.0  4.0

2) update() 直接df2覆盖df1,相同index位置,更新df1中的数据

    df1.update(df2)
    print(df1)

–> 输出的结果为:(注意对比和上面的结果)

          0    1    2
    0   NaN  3.0  5.0
    1 -42.6  NaN -8.2
    2  -5.0  1.6  4.0

 


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