Joyful pandas——Task05合并

学习来源：https://nbviewer.jupyter.org/github/GYHHAHA/Joyful-Pandas/blob/master/第5章%20合并.ipynb

一、append与assign

1. append方法

（a）利用序列添加行（必须指定name）
df_append = df.loc[:3,['Gender','Height']].copy()
df_append
s = pd.Series({'Gender':'F','Height':188},name='new_row')
df_append.append(s)
（b）用DataFrame添加表
df_temp = pd.DataFrame({'Gender':['F','M'],'Height':[188,176]},index=['new_1','new_2'])
df_append.append(df_temp)

2. assign方法
   该方法主要用于添加列，列名直接由参数指定：

s = pd.Series(list('abcd'),index=range(4))
df_append.assign(Letter=s)
可以一次添加多个列：
df_append.assign(col1=lambda x:x['Gender']*2,
                 col2=s)

二、combine与update

1. comine方法
   comine和update都是用于表的填充函数，可以根据某种规则填充

（a）填充对象
可以看出combine方法是按照表的顺序轮流进行逐列循环的，而且自动索引对齐，缺失值为NaN，理解这一点很重要
df_combine_1 = df.loc[:1,['Gender','Height']].copy()
df_combine_2 = df.loc[10:11,['Gender','Height']].copy()
df_combine_1.combine(df_combine_2,lambda x,y:print(x,y))
（b）一些例子
例①：根据列均值的大小填充
# 例子1
df1 = pd.DataFrame({'A': [1, 2], 'B': [3, 4]})
df2 = pd.DataFrame({'A': [8, 7], 'B': [6, 5]})
df1.combine(df2,lambda x,y:x if x.mean()>y.mean() else y)
例②：索引对齐特性（默认状态下，后面的表没有的行列都会设置为NaN）
df2 = pd.DataFrame({'B': [8, 7], 'C': [6, 5]},index=[1,2])
df1.combine(df2,lambda x,y:x if x.mean()>y.mean() else y)
例③：使得df1原来符合条件的值不会被覆盖
df1.combine(df2,lambda x,y:x if x.mean()>y.mean() else y,overwrite=False) 
例④：在新增匹配df2的元素位置填充-1
df1.combine(df2,lambda x,y:x if x.mean()>y.mean() else y,fill_value=-1)
（c）combine_first方法
这个方法作用是用df2填补df1的缺失值，功能比较简单，但很多时候会比combine更常用，下面举两个例子：
f1 = pd.DataFrame({'A': [None, 0], 'B': [None, 4]})
df2 = pd.DataFrame({'A': [1, 1], 'B': [3, 3]})
df1.combine_first(df2)
df1 = pd.DataFrame({'A': [None, 0], 'B': [4, None]})
df2 = pd.DataFrame({'B': [3, 3], 'C': [1, 1]}, index=[1, 2])
df1.combine_first(df2)

2. update方法

（a）三个特点
①返回的框索引只会与被调用框的一致（默认使用左连接，下一节会介绍）
②第二个框中的nan元素不会起作用
③没有返回值，直接在df上操作
（b）例子
例①：索引完全对齐情况下的操作
df1 = pd.DataFrame({'A': [1, 2, 3],
                    'B': [400, 500, 600]})
df2 = pd.DataFrame({'B': [4, 5, 6],
                    'C': [7, 8, 9]})
df1.update(df2)
df1
例②：部分填充
df1 = pd.DataFrame({'A': ['a', 'b', 'c'],
                    'B': ['x', 'y', 'z']})
df2 = pd.DataFrame({'B': ['d', 'e']}, index=[1,2])
df1.update(df2)
df1
例③：缺失值不会填充
df1 = pd.DataFrame({'A': [1, 2, 3],
                    'B': [400, 500, 600]})
df2 = pd.DataFrame({'B': [4, np.nan, 6]})
df1.update(df2)
df1

三、concat方法
concat方法可以在两个维度上拼接，默认纵向凭借（axis=0），拼接方式默认外连接
所谓外连接，就是取拼接方向的并集，而’inner’时取拼接方向（若使用默认的纵向拼接，则为列的交集）的交集
下面举一些例子说明其参数

df1 = pd.DataFrame({'A': ['A0', 'A1'],
                    'B': ['B0', 'B1']},
                    index = [0,1])
df2 = pd.DataFrame({'A': ['A2', 'A3'],
                    'B': ['B2', 'B3']},
                    index = [2,3])
df3 = pd.DataFrame({'A': ['A1', 'A3'],
                    'D': ['D1', 'D3'],
                    'E': ['E1', 'E3']},
                    index = [1,3])

默认状态拼接：
pd.concat([df1,df2])
axis=1时沿列方向拼接：
pd.concat([df1,df2],axis=1)
join设置为内连接（由于axis=0，因此列取交集）：
pd.concat([df3,df1],join='inner')
join设置为外链接：
pd.concat([df3,df1],join='outer',sort=True) #sort设置列排序，默认为False
verify_integrity检查列是否唯一：
#pd.concat([df3,df1],verify_integrity=True,sort=True) 报错
同样，可以添加Series：
s = pd.Series(['X0', 'X1'], name='X')
pd.concat([df1,s],axis=1)
key参数用于对不同的数据框增加一个标号，便于索引：
pd.concat([df1,df2], keys=['x', 'y'])
pd.concat([df1,df2], keys=['x', 'y']).index

四、merge与join

1. merge函数
   merge函数的作用是将两个pandas对象横向合并，遇到重复的索引项时会使用笛卡尔积，默认inner连接，可选left、outer、right连接
   所谓左连接，就是指以第一个表索引为基准，右边的表中如果不再左边的则不加入，如果在左边的就以笛卡尔积的方式加入
   merge/join与concat的不同之处在于on参数，可以指定某一个对象为key来进行连接
   同样的，下面举一些例子：

left = pd.DataFrame({'key1': ['K0', 'K0', 'K1', 'K2'],
                     'key2': ['K0', 'K1', 'K0', 'K1'],
                      'A': ['A0', 'A1', 'A2', 'A3'],
                      'B': ['B0', 'B1', 'B2', 'B3']}) 
right = pd.DataFrame({'key1': ['K0', 'K1', 'K1', 'K2'],
                      'key2': ['K0', 'K0', 'K0', 'K0'],
                      'C': ['C0', 'C1', 'C2', 'C3'],
                      'D': ['D0', 'D1', 'D2', 'D3']})
right2 = pd.DataFrame({'key1': ['K0', 'K1', 'K1', 'K2'],
                      'key2': ['K0', 'K0', 'K0', 'K0'],
                      'C': ['C0', 'C1', 'C2', 'C3']})

以key1为准则连接，如果具有相同的列，则默认suffixes=('_x','_y')：
pd.merge(left, right, on='key1')
以多组键连接：
pd.merge(left, right, on=['key1','key2'])
默认使用inner连接，因为merge只能横向拼接，所以取行向上keys的交集，下面看如果使用how=outer参数
注意：这里的how就是concat的join
pd.merge(left, right, how='outer', on=['key1','key2'])
左连接：
pd.merge(left, right, how='left', on=['key1', 'key2'])
右连接：
pd.merge(left, right, how='right', on=['key1', 'key2'])

如果还是对笛卡尔积不太了解，请务必理解下面这个例子，由于B的所有元素为2，因此需要6行：

left = pd.DataFrame({'A': [1, 2], 'B': [2, 2]})
right = pd.DataFrame({'A': [4, 5, 6], 'B': [2, 2, 2]})
pd.merge(left, right, on='B', how='outer')
validate检验的是到底哪一边出现了重复索引，如果是“one_to_one”则两侧索引都是唯一，如果"one_to_many"则左侧唯一
left = pd.DataFrame({'A': [1, 2], 'B': [2, 2]})
right = pd.DataFrame({'A': [4, 5, 6], 'B': [2, 3, 4]})
#pd.merge(left, right, on='B', how='outer',validate='one_to_one') #报错
left = pd.DataFrame({'A': [1, 2], 'B': [2, 1]})
pd.merge(left, right, on='B', how='outer',validate='one_to_one')
indicator参数指示了，合并后该行索引的来源¶
df1 = pd.DataFrame({'col1': [0, 1], 'col_left': ['a', 'b']})
df2 = pd.DataFrame({'col1': [1, 2, 2], 'col_right': [2, 2, 2]})
pd.merge(df1, df2, on='col1', how='outer', indicator=True) #indicator='indicator_column'也是可以的

2. join函数
   join函数作用是将多个pandas对象横向拼接，遇到重复的索引项时会使用笛卡尔积，默认左连接，可选inner、outer、right连接

left = pd.DataFrame({'A': ['A0', 'A1', 'A2'],
                     'B': ['B0', 'B1', 'B2']},
                    index=['K0', 'K1', 'K2'])
right = pd.DataFrame({'C': ['C0', 'C2', 'C3'],
                      'D': ['D0', 'D2', 'D3']},
                    index=['K0', 'K2', 'K3'])
left.join(right)
对于many_to_one模式下的合并，往往join更为方便
同样可以指定key：
left = pd.DataFrame({'A': ['A0', 'A1', 'A2', 'A3'],
                     'B': ['B0', 'B1', 'B2', 'B3'],
                     'key': ['K0', 'K1', 'K0', 'K1']})
right = pd.DataFrame({'C': ['C0', 'C1'],
                      'D': ['D0', 'D1']},
                     index=['K0', 'K1'])
left.join(right, on='key')
多层key：
 [37]:
left = pd.DataFrame({'A': ['A0', 'A1', 'A2', 'A3'],
                     'B': ['B0', 'B1', 'B2', 'B3'],
                     'key1': ['K0', 'K0', 'K1', 'K2'],
                     'key2': ['K0', 'K1', 'K0', 'K1']})
index = pd.MultiIndex.from_tuples([('K0', 'K0'), ('K1', 'K0'),
                                   ('K2', 'K0'), ('K2', 'K1')],names=['key1','key2'])
right = pd.DataFrame({'C': ['C0', 'C1', 'C2', 'C3'],
                      'D': ['D0', 'D1', 'D2', 'D3']},
                     index=index)
left.join(right, on=['key1','key2'])