我如何与熊猫执行（INNER|（LEFT|RIGHT|FULL）OUTER）JOIN？如何在合并后为缺少的行添加NaN？合并后如何消除NaN？我可以在索引上合并吗？如何合并多个DataFrame？与熊猫交叉连接合并参加凹面？使现代化谁什么为什么？
…等等。我看到了这些反复出现的问题，这些问题涉及熊猫合并功能的各个方面。今天，关于合并及其各种用例的大部分信息都分散在数十篇措辞糟糕、无法搜索的帖子中。这里的目的是为后人整理一些更重要的观点。
这篇问答旨在成为一系列关于熊猫常用习惯用法的有用用户指南的下一篇（请参阅这篇关于旋转的文章和这篇关于串联的文章，稍后我将对此进行讨论）。
请注意，这篇文章并不是用来替代文档的，所以请同时阅读！其中一些例子就是从那里得到的。
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为了方便访问。
合并基础知识-连接的基本类型（请先阅读）基于索引的联接推广到多个数据帧交叉联接
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这些动画可能更能直观地解释您。信贷：Garrick Aden Buie tidyexplain repo
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Pandas目前不支持合并语法中的不等式连接；一个选项是使用pyjanator的conditional_join函数-我是这个库的贡献者：
# pip install pyjanitor
import pandas as pd
import janitor
left.conditional_join(right, ('value', 'value', '>'))
left right
key value key value
0 A 1.764052 D -0.977278
1 A 1.764052 F -0.151357
2 A 1.764052 E 0.950088
3 B 0.400157 D -0.977278
4 B 0.400157 F -0.151357
5 C 0.978738 D -0.977278
6 C 0.978738 F -0.151357
7 C 0.978738 E 0.950088
8 D 2.240893 D -0.977278
9 D 2.240893 F -0.151357
10 D 2.240893 E 0.950088
11 D 2.240893 B 1.867558
left.conditional_join(right, ('value', 'value', '<'))
left right
key value key value
0 A 1.764052 B 1.867558
1 B 0.400157 E 0.950088
2 B 0.400157 B 1.867558
3 C 0.978738 B 1.867558
列作为元组的变量参数传递，每个元组由来自左侧数据帧的列、来自右侧数据帧的行和联接运算符组成，联接运算符可以是（>，<，>=，<=，！=）中的任何一个。在上面的示例中，由于列名重叠，返回了一个MultiIndex列。
就性能而言，这比天真的交叉连接要好：
np.random.seed(0)
dd = pd.DataFrame({'value':np.random.randint(100000, size=50_000)})
df = pd.DataFrame({'start':np.random.randint(100000, size=1_000),
'end':np.random.randint(100000, size=1_000)})
dd.head()
value
0 68268
1 43567
2 42613
3 45891
4 21243
df.head()
start end
0 71915 47005
1 64284 44913
2 13377 96626
3 75823 38673
4 29151 575
%%timeit
out = df.merge(dd, how='cross')
out.loc[(out.start < out.value) & (out.end > out.value)]
5.12 s ± 19 ms per loop (mean ± std. dev. of 7 runs, 1 loop each)
%timeit df.conditional_join(dd, ('start', 'value' ,'<'), ('end', 'value' ,'>'))
280 ms ± 5.56 ms per loop (mean ± std. dev. of 7 runs, 1 loop each)
%timeit df.conditional_join(dd, ('start', 'value' ,'<'), ('end', 'value' ,'>'), use_numba=True)
124 ms ± 12.4 ms per loop (mean ± std. dev. of 7 runs, 1 loop each)
out = df.merge(dd, how='cross')
out = out.loc[(out.start < out.value) & (out.end > out.value)]
A = df.conditional_join(dd, ('start', 'value' ,'<'), ('end', 'value' ,'>'))
columns = A.columns.tolist()
A = A.sort_values(columns, ignore_index = True)
out = out.sort_values(columns, ignore_index = True)
A.equals(out)
True
根据数据大小，当存在等连接时，可以获得更高的性能。在这种情况下，使用panda合并函数，但最终数据帧被延迟，直到计算出非等连接。当存在同等条件时，没有数字支持。让我们看看这里的数据：
import pandas as pd
import numpy as np
import random
import datetime
def random_dt_bw(start_date,end_date):
days_between = (end_date - start_date).days
random_num_days = random.randrange(days_between)
random_dt = start_date + datetime.timedelta(days=random_num_days)
return random_dt
def generate_data(n=1000):
items = [f"i_{x}" for x in range(n)]
start_dates = [random_dt_bw(datetime.date(2020,1,1),datetime.date(2020,9,1)) for x in range(n)]
end_dates = [x + datetime.timedelta(days=random.randint(1,10)) for x in start_dates]
offerDf = pd.DataFrame({"Item":items,
"StartDt":start_dates,
"EndDt":end_dates})
transaction_items = [f"i_{random.randint(0,n)}" for x in range(5*n)]
transaction_dt = [random_dt_bw(datetime.date(2020,1,1),datetime.date(2020,9,1)) for x in range(5*n)]
sales_amt = [random.randint(0,1000) for x in range(5*n)]
transactionDf = pd.DataFrame({"Item":transaction_items,"TransactionDt":transaction_dt,"Sales":sales_amt})
return offerDf,transactionDf
offerDf,transactionDf = generate_data(n=100000)
offerDf = (offerDf
.assign(StartDt = offerDf.StartDt.astype(np.datetime64),
EndDt = offerDf.EndDt.astype(np.datetime64)
)
)
transactionDf = transactionDf.assign(TransactionDt = transactionDf.TransactionDt.astype(np.datetime64))
# you can get more performance when using ints/datetimes
# in the equi join, compared to strings
offerDf = offerDf.assign(Itemr = offerDf.Item.str[2:].astype(int))
transactionDf = transactionDf.assign(Itemr = transactionDf.Item.str[2:].astype(int))
transactionDf.head()
Item TransactionDt Sales Itemr
0 i_43407 2020-05-29 692 43407
1 i_95044 2020-07-22 964 95044
2 i_94560 2020-01-09 462 94560
3 i_11246 2020-02-26 690 11246
4 i_55974 2020-03-07 219 55974
offerDf.head()
Item StartDt EndDt Itemr
0 i_0 2020-04-18 2020-04-19 0
1 i_1 2020-02-28 2020-03-07 1
2 i_2 2020-03-28 2020-03-30 2
3 i_3 2020-08-03 2020-08-13 3
4 i_4 2020-05-26 2020-06-04 4
# merge on strings
merged_df = pd.merge(offerDf,transactionDf,on='Itemr')
classic_int = merged_df[(merged_df['TransactionDt']>=merged_df['StartDt']) &
(merged_df['TransactionDt']<=merged_df['EndDt'])]
# merge on ints ... usually faster
merged_df = pd.merge(offerDf,transactionDf,on='Item')
classic_str = merged_df[(merged_df['TransactionDt']>=merged_df['StartDt']) &
(merged_df['TransactionDt']<=merged_df['EndDt'])]
# merge on integers
cond_join_int = (transactionDf
.conditional_join(
offerDf,
('Itemr', 'Itemr', '=='),
('TransactionDt', 'StartDt', '>='),
('TransactionDt', 'EndDt', '<=')
)
)
# merge on strings
cond_join_str = (transactionDf
.conditional_join(
offerDf,
('Item', 'Item', '=='),
('TransactionDt', 'StartDt', '>='),
('TransactionDt', 'EndDt', '<=')
)
)
%%timeit
merged_df = pd.merge(offerDf,transactionDf,on='Item')
classic_str = merged_df[(merged_df['TransactionDt']>=merged_df['StartDt']) &
(merged_df['TransactionDt']<=merged_df['EndDt'])]
292 ms ± 3.84 ms per loop (mean ± std. dev. of 7 runs, 1 loop each)
%%timeit
merged_df = pd.merge(offerDf,transactionDf,on='Itemr')
classic_int = merged_df[(merged_df['TransactionDt']>=merged_df['StartDt']) &
(merged_df['TransactionDt']<=merged_df['EndDt'])]
253 ms ± 2.7 ms per loop (mean ± std. dev. of 7 runs, 1 loop each)
%%timeit
(transactionDf
.conditional_join(
offerDf,
('Item', 'Item', '=='),
('TransactionDt', 'StartDt', '>='),
('TransactionDt', 'EndDt', '<=')
)
)
256 ms ± 9.66 ms per loop (mean ± std. dev. of 7 runs, 1 loop each)
%%timeit
(transactionDf
.conditional_join(
offerDf,
('Itemr', 'Itemr', '=='),
('TransactionDt', 'StartDt', '>='),
('TransactionDt', 'EndDt', '<=')
)
)
71.8 ms ± 2.24 ms per loop (mean ± std. dev. of 7 runs, 10 loops each)
# check that both dataframes are equal
cols = ['Item', 'TransactionDt', 'Sales', 'Itemr_y','StartDt', 'EndDt', 'Itemr_x']
cond_join_str = cond_join_str.drop(columns=('right', 'Item')).set_axis(cols, axis=1)
(cond_join_str
.sort_values(cond_join_str.columns.tolist())
.reset_index(drop=True)
.reindex(columns=classic_str.columns)
.equals(
classic_str
.sort_values(classic_str.columns.tolist())
.reset_index(drop=True)
))
True
这篇文章旨在向读者介绍SQL风格的与Pandas的合并，如何使用它，以及何时不使用它。
特别是，这篇文章将经历以下内容：
基础知识-连接类型（左、右、外、内）使用不同的列名合并合并多个列避免输出中出现重复的合并键列
这篇帖子（以及我在这篇帖子上的其他帖子）不会经历什么：
与绩效相关的讨论和时间安排（目前）。最值得注意的是，在适当的情况下，提到了更好的替代方案。处理后缀、删除额外列、重命名输出和其他特定用例。还有其他（读：更好）的帖子可以解决这个问题，所以好好想想吧！
笔记除非另有规定，大多数示例在演示各种功能时默认使用INNER JOIN操作。此外，可以复制和复制此处的所有数据帧你可以和他们一起玩。另外，请参见邮递如何从剪贴板读取DataFrames。最后，JOIN操作的所有可视化表示都是使用GoogleDrawings手工绘制的。灵感来自这里。
说得够多了-告诉我如何使用合并！
设置和基础知识
np.random.seed(0)
left = pd.DataFrame({'key': ['A', 'B', 'C', 'D'], 'value': np.random.randn(4)})
right = pd.DataFrame({'key': ['B', 'D', 'E', 'F'], 'value': np.random.randn(4)})
left
key value
0 A 1.764052
1 B 0.400157
2 C 0.978738
3 D 2.240893
right
key value
0 B 1.867558
1 D -0.977278
2 E 0.950088
3 F -0.151357
为了简单起见，键列具有相同的名称（目前）。
INNER JOIN表示为
笔记这一点以及即将公布的数字都遵循这一惯例：蓝色表示合并结果中存在的行红色表示从结果中排除的行（即已删除）绿色表示结果中缺少用NaN替换的值
要执行INNER JOIN，请在左侧DataFrame上调用merge，将右侧DataFrame和连接键（至少）指定为参数。
left.merge(right, on='key')
# Or, if you want to be explicit
# left.merge(right, on='key', how='inner')
key value_x value_y
0 B 0.400157 1.867558
1 D 2.240893 -0.977278
这只返回共享一个公共键（在本例中为“B”和“D”）的左右行。
LEFT OUTER JOIN或LEFT JOIN由
这可以通过指定how='left'来执行。
left.merge(right, on='key', how='left')
key value_x value_y
0 A 1.764052 NaN
1 B 0.400157 1.867558
2 C 0.978738 NaN
3 D 2.240893 -0.977278
仔细注意此处NaN的位置。如果指定how='left'，则只使用左侧的键，右侧缺失的数据将被NaN替换。
同样，对于RIGHT OUTER JOIN或RIGHT JOIN，它是。。。
…指定如何=“正确”：
left.merge(right, on='key', how='right')
key value_x value_y
0 B 0.400157 1.867558
1 D 2.240893 -0.977278
2 E NaN 0.950088
3 F NaN -0.151357
这里，使用右边的键，左边缺失的数据用NaN替换。
最后，对于FULL OUTER JOIN，由
指定how=“外部”。
left.merge(right, on='key', how='outer')
key value_x value_y
0 A 1.764052 NaN
1 B 0.400157 1.867558
2 C 0.978738 NaN
3 D 2.240893 -0.977278
4 E NaN 0.950088
5 F NaN -0.151357
这将使用两个帧中的关键帧，并为两帧中缺少的行插入NaN。
文档很好地总结了这些不同的合并：
其他联接-左排除、右排除和全排除/反联接
如果需要两个步骤中的LEFT Exclusive JOIN和RIGHT Exclusive JOINs。
对于LEFT Exclude JOIN，表示为
首先执行LEFT OUTER JOIN，然后过滤到仅来自左侧的行（不包括来自右侧的所有行），
(left.merge(right, on='key', how='left', indicator=True)
.query('_merge == "left_only"')
.drop('_merge', 1))
key value_x value_y
0 A 1.764052 NaN
2 C 0.978738 NaN
哪里
left.merge(right, on='key', how='left', indicator=True)
key value_x value_y _merge
0 A 1.764052 NaN left_only
1 B 0.400157 1.867558 both
2 C 0.978738 NaN left_only
3 D 2.240893 -0.977278 both同样，对于RIGHT Exclusive JOIN，
(left.merge(right, on='key', how='right', indicator=True)
.query('_merge == "right_only"')
.drop('_merge', 1))
key value_x value_y
2 E NaN 0.950088
3 F NaN -0.151357最后，如果需要执行只保留左键或右键而不同时保留两者的合并（IOW，执行ANTI-JOIN），
你可以用类似的方式-
(left.merge(right, on='key', how='outer', indicator=True)
.query('_merge != "both"')
.drop('_merge', 1))
key value_x value_y
0 A 1.764052 NaN
2 C 0.978738 NaN
4 E NaN 0.950088
5 F NaN -0.151357
键列的不同名称
如果键列的名称不同，例如，left有keyLeft，right有keyRight而不是key，则必须将left_on和right_on指定为参数而不是on：
left2 = left.rename({'key':'keyLeft'}, axis=1)
right2 = right.rename({'key':'keyRight'}, axis=1)
left2
keyLeft value
0 A 1.764052
1 B 0.400157
2 C 0.978738
3 D 2.240893
right2
keyRight value
0 B 1.867558
1 D -0.977278
2 E 0.950088
3 F -0.151357
left2.merge(right2, left_on='keyLeft', right_on='keyRight', how='inner')
keyLeft value_x keyRight value_y
0 B 0.400157 B 1.867558
1 D 2.240893 D -0.977278
避免输出中的重复键列
在从左侧合并keyLeft和从右侧合并keyRight时，如果只希望输出中包含keyLeft或keyRight（但不同时包含两者），则可以首先将索引设置为初步步骤。
left3 = left2.set_index('keyLeft')
left3.merge(right2, left_index=True, right_on='keyRight')
value_x keyRight value_y
0 0.400157 B 1.867558
1 2.240893 D -0.977278
与前面命令的输出（即left2.merge的输出（right2，left_on='keyLeft'，right_on='keyRight'，how='inner'）相比，您会发现缺少keyLeft。您可以根据将哪个帧的索引设置为关键帧来确定要保留哪个列。例如，当执行一些OUTER JOIN操作时，这可能很重要。
仅合并其中一个DataFrame中的一列
例如，考虑
right3 = right.assign(newcol=np.arange(len(right)))
right3
key value newcol
0 B 1.867558 0
1 D -0.977278 1
2 E 0.950088 2
3 F -0.151357 3
如果您只需要合并“newcol”（没有任何其他列），则通常可以在合并之前仅对列进行子集：
left.merge(right3[['key', 'newcol']], on='key')
key value newcol
0 B 0.400157 0
1 D 2.240893 1
如果您正在执行LEFT OUTER JOIN，则更高性能的解决方案将涉及映射：
# left['newcol'] = left['key'].map(right3.set_index('key')['newcol']))
left.assign(newcol=left['key'].map(right3.set_index('key')['newcol']))
key value newcol
0 A 1.764052 NaN
1 B 0.400157 0.0
2 C 0.978738 NaN
3 D 2.240893 1.0
如上所述，这类似于，但比
left.merge(right3[['key', 'newcol']], on='key', how='left')
key value newcol
0 A 1.764052 NaN
1 B 0.400157 0.0
2 C 0.978738 NaN
3 D 2.240893 1.0
合并多个列
要在多个列上连接，请为on（或left_on和right_on，视情况而定）指定一个列表。
left.merge(right, on=['key1', 'key2'] ...)
或者在名称不同的情况下，
left.merge(right, left_on=['lkey1', 'lkey2'], right_on=['rkey1', 'rkey2'])
其他有用的合并*操作和功能
将DataFrame与索引上的Series合并：请参阅此答案。除了合并，在某些情况下，还使用DataFrame.update和DataFrame.combine_first来更新一个DataFrame与另一个DataFrame。pd.merge_ordered是有序JOIN的一个有用函数。pd.merge_asof（读：merge_asof）对于近似连接很有用。
本节仅介绍最基本的内容，目的仅在于刺激您的食欲。有关更多示例和案例，请参阅关于合并、联接和连接的文档以及函数规范的链接。
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跳转到Pandas Merging 101中的其他主题继续学习：
合并基础知识-连接的基本类型*基于索引的联接推广到多个数据帧交叉联接
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这些动画可能更能直观地解释您。信贷：Garrick Aden Buie tidyexplain repo
内部联接
外部联接或完全联接
右联接
左联接
pd.contat（[df0，df1]，kwargs）的补充视觉视图。注意，kwargaxis=0或axis=1的含义不像df.min（）或df.apply（func）那样直观
我认为你应该在解释中包括这一点，因为这是我经常看到的相关合并，我认为这被称为交叉连接。这是一个合并，当唯一的df不共享任何列时发生，它只是并排合并2个dfs：
设置：
names1 = [{'A':'Jack', 'B':'Jill'}]
names2 = [{'C':'Tommy', 'D':'Tammy'}]
df1=pd.DataFrame(names1)
df2=pd.DataFrame(names2)
df_merged= pd.merge(df1.assign(X=1), df2.assign(X=1), on='X').drop('X', 1)
这将创建一个虚拟X列，在X上合并，然后将其放置以生成
数据_合并：
A B C D
0 Jack Jill Tommy Tammy
