我有以下数据帧，其中一列是一个对象(列表类型单元格):
df = pd.DataFrame({'A': [1, 2], 'B': [[1, 2], [1, 2]]})
输出:
A B
0 1 [1, 2]
1 2 [1, 2]
我的期望输出是:
A B
0 1 1
1 1 2
3 2 1
4 2 2
我该怎么做才能做到这一点呢?
相关的问题
Pandas列的列表，为每个列表元素创建一行
很好的问题和答案，但只处理一个列与列表(在我的回答自定义函数将工作于多个列，也接受的答案是使用最耗时的应用，这是不建议的，检查更多信息当我(不)想要使用熊猫应用()在我的代码?)
当前回答
我知道对象dtype列使得数据很难用pandas函数转换。当我收到这样的数据时，我想到的第一件事就是“平”列或开套列。
我使用pandas和Python函数来回答这类问题。如果您担心上述解决方案的速度，请查看user3483203的答案，因为它使用numpy，而且大多数情况下numpy更快。如果速度很重要，我推荐Cython或numba。
方法0 [pandas >= 0.25] 从pandas 0.25开始，如果你只需要爆炸一列，你可以使用pandas. dataframe . explosion函数:
df.explode('B')
A B
0 1 1
1 1 2
0 2 1
1 2 2
给定一个数据框架，列中有一个空列表或NaN。空列表不会导致问题，但NaN需要用列表填充
df = pd.DataFrame({'A': [1, 2, 3, 4],'B': [[1, 2], [1, 2], [], np.nan]})
df.B = df.B.fillna({i: [] for i in df.index}) # replace NaN with []
df.explode('B')
A B
0 1 1
0 1 2
1 2 1
1 2 2
2 3 NaN
3 4 NaN
方法1 应用+ pd。系列(易于理解，但在性能方面不推荐。)
df.set_index('A').B.apply(pd.Series).stack().reset_index(level=0).rename(columns={0:'B'})
Out[463]:
A B
0 1 1
1 1 2
0 2 1
1 2 2
方法2 使用repeat与DataFrame构造函数，重新创建您的DataFrame(擅长性能，不擅长多列)
df=pd.DataFrame({'A':df.A.repeat(df.B.str.len()),'B':np.concatenate(df.B.values)})
df
Out[465]:
A B
0 1 1
0 1 2
1 2 1
1 2 2
方法2.1 例如，除了A，我们还有A.1 .....A.n。如果我们仍然使用上面的方法(方法2)，我们很难一个一个地重新创建列。
解决方案:在“unnest”单列之后加入或合并索引
s=pd.DataFrame({'B':np.concatenate(df.B.values)},index=df.index.repeat(df.B.str.len()))
s.join(df.drop('B',1),how='left')
Out[477]:
B A
0 1 1
0 2 1
1 1 2
1 2 2
如果您需要列的顺序与之前完全相同，请在末尾添加reindex。
s.join(df.drop('B',1),how='left').reindex(columns=df.columns)
方法3 重新创建列表
pd.DataFrame([[x] + [z] for x, y in df.values for z in y],columns=df.columns)
Out[488]:
A B
0 1 1
1 1 2
2 2 1
3 2 2
如果有两列以上，请使用
s=pd.DataFrame([[x] + [z] for x, y in zip(df.index,df.B) for z in y])
s.merge(df,left_on=0,right_index=True)
Out[491]:
0 1 A B
0 0 1 1 [1, 2]
1 0 2 1 [1, 2]
2 1 1 2 [1, 2]
3 1 2 2 [1, 2]
方法4 使用重索引或loc
df.reindex(df.index.repeat(df.B.str.len())).assign(B=np.concatenate(df.B.values))
Out[554]:
A B
0 1 1
0 1 2
1 2 1
1 2 2
#df.loc[df.index.repeat(df.B.str.len())].assign(B=np.concatenate(df.B.values))
方法5 当列表只包含唯一值时:
df=pd.DataFrame({'A':[1,2],'B':[[1,2],[3,4]]})
from collections import ChainMap
d = dict(ChainMap(*map(dict.fromkeys, df['B'], df['A'])))
pd.DataFrame(list(d.items()),columns=df.columns[::-1])
Out[574]:
B A
0 1 1
1 2 1
2 3 2
3 4 2
方法6 使用numpy实现高性能:
newvalues=np.dstack((np.repeat(df.A.values,list(map(len,df.B.values))),np.concatenate(df.B.values)))
pd.DataFrame(data=newvalues[0],columns=df.columns)
A B
0 1 1
1 1 2
2 2 1
3 2 2
方法7 使用基本函数itertools cycle and chain:纯粹的python解决方案，只是为了好玩
from itertools import cycle,chain
l=df.values.tolist()
l1=[list(zip([x[0]], cycle(x[1])) if len([x[0]]) > len(x[1]) else list(zip(cycle([x[0]]), x[1]))) for x in l]
pd.DataFrame(list(chain.from_iterable(l1)),columns=df.columns)
A B
0 1 1
1 1 2
2 2 1
3 2 2
泛化到多个列
df=pd.DataFrame({'A':[1,2],'B':[[1,2],[3,4]],'C':[[1,2],[3,4]]})
df
Out[592]:
A B C
0 1 [1, 2] [1, 2]
1 2 [3, 4] [3, 4]
Self-def功能:
def unnesting(df, explode):
idx = df.index.repeat(df[explode[0]].str.len())
df1 = pd.concat([
pd.DataFrame({x: np.concatenate(df[x].values)}) for x in explode], axis=1)
df1.index = idx
return df1.join(df.drop(explode, 1), how='left')
unnesting(df,['B','C'])
Out[609]:
B C A
0 1 1 1
0 2 2 1
1 3 3 2
1 4 4 2
列unnest运算
以上所有方法都是关于垂直反嵌套和爆炸，如果你确实需要横向展开列表，请检查pd。DataFrame构造函数
df.join(pd.DataFrame(df.B.tolist(),index=df.index).add_prefix('B_'))
Out[33]:
A B C B_0 B_1
0 1 [1, 2] [1, 2] 1 2
1 2 [3, 4] [3, 4] 3 4
更新的功能
def unnesting(df, explode, axis):
if axis==1:
idx = df.index.repeat(df[explode[0]].str.len())
df1 = pd.concat([
pd.DataFrame({x: np.concatenate(df[x].values)}) for x in explode], axis=1)
df1.index = idx
return df1.join(df.drop(explode, 1), how='left')
else :
df1 = pd.concat([
pd.DataFrame(df[x].tolist(), index=df.index).add_prefix(x) for x in explode], axis=1)
return df1.join(df.drop(explode, 1), how='left')
测试输出
unnesting(df, ['B','C'], axis=0)
Out[36]:
B0 B1 C0 C1 A
0 1 2 1 2 1
1 3 4 3 4 2
更新2021-02-17原有爆炸功能
def unnesting(df, explode, axis):
if axis==1:
df1 = pd.concat([df[x].explode() for x in explode], axis=1)
return df1.join(df.drop(explode, 1), how='left')
else :
df1 = pd.concat([
pd.DataFrame(df[x].tolist(), index=df.index).add_prefix(x) for x in explode], axis=1)
return df1.join(df.drop(explode, 1), how='left')
其他回答
我知道对象dtype列使得数据很难用pandas函数转换。当我收到这样的数据时，我想到的第一件事就是“平”列或开套列。
我使用pandas和Python函数来回答这类问题。如果您担心上述解决方案的速度，请查看user3483203的答案，因为它使用numpy，而且大多数情况下numpy更快。如果速度很重要，我推荐Cython或numba。
方法0 [pandas >= 0.25] 从pandas 0.25开始，如果你只需要爆炸一列，你可以使用pandas. dataframe . explosion函数:
df.explode('B')
A B
0 1 1
1 1 2
0 2 1
1 2 2
给定一个数据框架，列中有一个空列表或NaN。空列表不会导致问题，但NaN需要用列表填充
df = pd.DataFrame({'A': [1, 2, 3, 4],'B': [[1, 2], [1, 2], [], np.nan]})
df.B = df.B.fillna({i: [] for i in df.index}) # replace NaN with []
df.explode('B')
A B
0 1 1
0 1 2
1 2 1
1 2 2
2 3 NaN
3 4 NaN
方法1 应用+ pd。系列(易于理解，但在性能方面不推荐。)
df.set_index('A').B.apply(pd.Series).stack().reset_index(level=0).rename(columns={0:'B'})
Out[463]:
A B
0 1 1
1 1 2
0 2 1
1 2 2
方法2 使用repeat与DataFrame构造函数，重新创建您的DataFrame(擅长性能，不擅长多列)
df=pd.DataFrame({'A':df.A.repeat(df.B.str.len()),'B':np.concatenate(df.B.values)})
df
Out[465]:
A B
0 1 1
0 1 2
1 2 1
1 2 2
方法2.1 例如，除了A，我们还有A.1 .....A.n。如果我们仍然使用上面的方法(方法2)，我们很难一个一个地重新创建列。
解决方案:在“unnest”单列之后加入或合并索引
s=pd.DataFrame({'B':np.concatenate(df.B.values)},index=df.index.repeat(df.B.str.len()))
s.join(df.drop('B',1),how='left')
Out[477]:
B A
0 1 1
0 2 1
1 1 2
1 2 2
如果您需要列的顺序与之前完全相同，请在末尾添加reindex。
s.join(df.drop('B',1),how='left').reindex(columns=df.columns)
方法3 重新创建列表
pd.DataFrame([[x] + [z] for x, y in df.values for z in y],columns=df.columns)
Out[488]:
A B
0 1 1
1 1 2
2 2 1
3 2 2
如果有两列以上，请使用
s=pd.DataFrame([[x] + [z] for x, y in zip(df.index,df.B) for z in y])
s.merge(df,left_on=0,right_index=True)
Out[491]:
0 1 A B
0 0 1 1 [1, 2]
1 0 2 1 [1, 2]
2 1 1 2 [1, 2]
3 1 2 2 [1, 2]
方法4 使用重索引或loc
df.reindex(df.index.repeat(df.B.str.len())).assign(B=np.concatenate(df.B.values))
Out[554]:
A B
0 1 1
0 1 2
1 2 1
1 2 2
#df.loc[df.index.repeat(df.B.str.len())].assign(B=np.concatenate(df.B.values))
方法5 当列表只包含唯一值时:
df=pd.DataFrame({'A':[1,2],'B':[[1,2],[3,4]]})
from collections import ChainMap
d = dict(ChainMap(*map(dict.fromkeys, df['B'], df['A'])))
pd.DataFrame(list(d.items()),columns=df.columns[::-1])
Out[574]:
B A
0 1 1
1 2 1
2 3 2
3 4 2
方法6 使用numpy实现高性能:
newvalues=np.dstack((np.repeat(df.A.values,list(map(len,df.B.values))),np.concatenate(df.B.values)))
pd.DataFrame(data=newvalues[0],columns=df.columns)
A B
0 1 1
1 1 2
2 2 1
3 2 2
方法7 使用基本函数itertools cycle and chain:纯粹的python解决方案，只是为了好玩
from itertools import cycle,chain
l=df.values.tolist()
l1=[list(zip([x[0]], cycle(x[1])) if len([x[0]]) > len(x[1]) else list(zip(cycle([x[0]]), x[1]))) for x in l]
pd.DataFrame(list(chain.from_iterable(l1)),columns=df.columns)
A B
0 1 1
1 1 2
2 2 1
3 2 2
泛化到多个列
df=pd.DataFrame({'A':[1,2],'B':[[1,2],[3,4]],'C':[[1,2],[3,4]]})
df
Out[592]:
A B C
0 1 [1, 2] [1, 2]
1 2 [3, 4] [3, 4]
Self-def功能:
def unnesting(df, explode):
idx = df.index.repeat(df[explode[0]].str.len())
df1 = pd.concat([
pd.DataFrame({x: np.concatenate(df[x].values)}) for x in explode], axis=1)
df1.index = idx
return df1.join(df.drop(explode, 1), how='left')
unnesting(df,['B','C'])
Out[609]:
B C A
0 1 1 1
0 2 2 1
1 3 3 2
1 4 4 2
列unnest运算
以上所有方法都是关于垂直反嵌套和爆炸，如果你确实需要横向展开列表，请检查pd。DataFrame构造函数
df.join(pd.DataFrame(df.B.tolist(),index=df.index).add_prefix('B_'))
Out[33]:
A B C B_0 B_1
0 1 [1, 2] [1, 2] 1 2
1 2 [3, 4] [3, 4] 3 4
更新的功能
def unnesting(df, explode, axis):
if axis==1:
idx = df.index.repeat(df[explode[0]].str.len())
df1 = pd.concat([
pd.DataFrame({x: np.concatenate(df[x].values)}) for x in explode], axis=1)
df1.index = idx
return df1.join(df.drop(explode, 1), how='left')
else :
df1 = pd.concat([
pd.DataFrame(df[x].tolist(), index=df.index).add_prefix(x) for x in explode], axis=1)
return df1.join(df.drop(explode, 1), how='left')
测试输出
unnesting(df, ['B','C'], axis=0)
Out[36]:
B0 B1 C0 C1 A
0 1 2 1 2 1
1 3 4 3 4 2
更新2021-02-17原有爆炸功能
def unnesting(df, explode, axis):
if axis==1:
df1 = pd.concat([df[x].explode() for x in explode], axis=1)
return df1.join(df.drop(explode, 1), how='left')
else :
df1 = pd.concat([
pd.DataFrame(df[x].tolist(), index=df.index).add_prefix(x) for x in explode], axis=1)
return df1.join(df.drop(explode, 1), how='left')
在pandas 0.25中，由于增加了explosion()方法，爆炸一个类似列表的列被大大简化了:
df = pd.DataFrame({'A': [1, 2], 'B': [[1, 2], [1, 2]]})
df.explode('B')
Out:
A B
0 1 1
0 1 2
1 2 1
1 2 2
在我的例子中，有多个列要爆炸，并且需要取消嵌套的数组有变量长度。
我最终应用了新的熊猫0.25爆炸功能两次，然后删除生成的副本，它的工作!
df = df.explode('A')
df = df.explode('B')
df = df.drop_duplicates()
选项1
如果另一列的所有子列表都是相同的长度，numpy可以是一个有效的选项:
vals = np.array(df.B.values.tolist())
a = np.repeat(df.A, vals.shape[1])
pd.DataFrame(np.column_stack((a, vals.ravel())), columns=df.columns)
A B
0 1 1
1 1 2
2 2 1
3 2 2
选项2
如果子列表有不同的长度，你需要额外的步骤:
vals = df.B.values.tolist()
rs = [len(r) for r in vals]
a = np.repeat(df.A, rs)
pd.DataFrame(np.column_stack((a, np.concatenate(vals))), columns=df.columns)
A B
0 1 1
1 1 2
2 2 1
3 2 2
选项3
我尝试将其推广到平展N列和平铺M列，稍后我会让它更有效:
df = pd.DataFrame({'A': [1,2,3], 'B': [[1,2], [1,2,3], [1]],
'C': [[1,2,3], [1,2], [1,2]], 'D': ['A', 'B', 'C']})
A B C D
0 1 [1, 2] [1, 2, 3] A
1 2 [1, 2, 3] [1, 2] B
2 3 [1] [1, 2] C
def unnest(df, tile, explode):
vals = df[explode].sum(1)
rs = [len(r) for r in vals]
a = np.repeat(df[tile].values, rs, axis=0)
b = np.concatenate(vals.values)
d = np.column_stack((a, b))
return pd.DataFrame(d, columns = tile + ['_'.join(explode)])
unnest(df, ['A', 'D'], ['B', 'C'])
A D B_C
0 1 A 1
1 1 A 2
2 1 A 1
3 1 A 2
4 1 A 3
5 2 B 1
6 2 B 2
7 2 B 3
8 2 B 1
9 2 B 2
10 3 C 1
11 3 C 1
12 3 C 2
功能
def wen1(df):
return df.set_index('A').B.apply(pd.Series).stack().reset_index(level=0).rename(columns={0: 'B'})
def wen2(df):
return pd.DataFrame({'A':df.A.repeat(df.B.str.len()),'B':np.concatenate(df.B.values)})
def wen3(df):
s = pd.DataFrame({'B': np.concatenate(df.B.values)}, index=df.index.repeat(df.B.str.len()))
return s.join(df.drop('B', 1), how='left')
def wen4(df):
return pd.DataFrame([[x] + [z] for x, y in df.values for z in y],columns=df.columns)
def chris1(df):
vals = np.array(df.B.values.tolist())
a = np.repeat(df.A, vals.shape[1])
return pd.DataFrame(np.column_stack((a, vals.ravel())), columns=df.columns)
def chris2(df):
vals = df.B.values.tolist()
rs = [len(r) for r in vals]
a = np.repeat(df.A.values, rs)
return pd.DataFrame(np.column_stack((a, np.concatenate(vals))), columns=df.columns)
计时
import pandas as pd
import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np
from timeit import timeit
res = pd.DataFrame(
index=['wen1', 'wen2', 'wen3', 'wen4', 'chris1', 'chris2'],
columns=[10, 50, 100, 500, 1000, 5000, 10000],
dtype=float
)
for f in res.index:
for c in res.columns:
df = pd.DataFrame({'A': [1, 2], 'B': [[1, 2], [1, 2]]})
df = pd.concat([df]*c)
stmt = '{}(df)'.format(f)
setp = 'from __main__ import df, {}'.format(f)
res.at[f, c] = timeit(stmt, setp, number=50)
ax = res.div(res.min()).T.plot(loglog=True)
ax.set_xlabel("N")
ax.set_ylabel("time (relative)")
性能
因为通常子列表的长度是不同的，join/merge的计算成本要高得多。我对不同长度的子列表和更多正常列重新测试了该方法。
MultiIndex也应该是一种更简单的编写方法，并且具有与numpy方法几乎相同的性能。
令人惊讶的是，在我的实现理解方式有最好的表现。
def stack(df):
return df.set_index(['A', 'C']).B.apply(pd.Series).stack()
def comprehension(df):
return pd.DataFrame([x + [z] for x, y in zip(df[['A', 'C']].values.tolist(), df.B) for z in y])
def multiindex(df):
return pd.DataFrame(np.concatenate(df.B.values), index=df.set_index(['A', 'C']).index.repeat(df.B.str.len()))
def array(df):
return pd.DataFrame(
np.column_stack((
np.repeat(df[['A', 'C']].values, df.B.str.len(), axis=0),
np.concatenate(df.B.values)
))
)
import pandas as pd
import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np
from timeit import timeit
res = pd.DataFrame(
index=[
'stack',
'comprehension',
'multiindex',
'array',
],
columns=[1000, 2000, 5000, 10000, 20000, 50000],
dtype=float
)
for f in res.index:
for c in res.columns:
df = pd.DataFrame({'A': list('abc'), 'C': list('def'), 'B': [['g', 'h', 'i'], ['j', 'k'], ['l']]})
df = pd.concat([df] * c)
stmt = '{}(df)'.format(f)
setp = 'from __main__ import df, {}'.format(f)
res.at[f, c] = timeit(stmt, setp, number=20)
ax = res.div(res.min()).T.plot(loglog=True)
ax.set_xlabel("N")
ax.set_ylabel("time (relative)")
性能
每种方法的相对时间
