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python - 如何在 python Pandas 中执行/解决条件连接?

coder 2023-05-23 原文

我正在尝试根据存储在单独表中的日期值来计算 Pandas 中基于时间的聚合。

第一个表 table_a 的顶部如下所示:

    COMPANY_ID  DATE            MEASURE
    1   2010-01-01 00:00:00     10
    1   2010-01-02 00:00:00     10
    1   2010-01-03 00:00:00     10
    1   2010-01-04 00:00:00     10
    1   2010-01-05 00:00:00     10

创建表格的代码如下:

    table_a = pd.concat(\
    [pd.DataFrame({'DATE': pd.date_range("01/01/2010", "12/31/2010", freq="D"),\
    'COMPANY_ID': 1 , 'MEASURE': 10}),\
    pd.DataFrame({'DATE': pd.date_range("01/01/2010", "12/31/2010", freq="D"),\
    'COMPANY_ID': 2 , 'MEASURE': 10})])

第二个表 table_b 如下所示:

        COMPANY     END_DATE
        1   2010-03-01 00:00:00
        1   2010-06-02 00:00:00
        2   2010-03-01 00:00:00
        2   2010-06-02 00:00:00

创建它的代码是:

    table_b = pd.DataFrame({'END_DATE':pd.to_datetime(['03/01/2010','06/02/2010','03/01/2010','06/02/2010']),\
                    'COMPANY':(1,1,2,2)})

我希望能够在 table_b 中的“END_DATE”之前的每个 30 天内获取每个“COMPANY_ID”的“measure”列的总和。

这是(我认为)SQL 等价物:

 select
       b.COMPANY_ID,
       b.DATE
       sum(a.MEASURE) AS MEASURE_TO_END_DATE
 from table_a a, table_b b
 where a.COMPANY = b.COMPANY and
       a.DATE < b.DATE and
       a.DATE > b.DATE - 30  
 group by b.COMPANY;

最佳答案

嗯,我能想到几个办法:

  1. 基本上通过只在确切的字段(company)上合并来炸毁数据框...然后在合并后的 30 天窗口上进行过滤。
  • 应该很快,但会占用大量内存
  1. 将 30 天窗口的合并和过滤移到 groupby() 中。
  • 导致每个组合并,速度较慢但应该使用更少的内存

选项#1

假设您的数据如下所示(我扩展了您的示例数据):

print df

    company       date  measure
0         0 2010-01-01       10
1         0 2010-01-15       10
2         0 2010-02-01       10
3         0 2010-02-15       10
4         0 2010-03-01       10
5         0 2010-03-15       10
6         0 2010-04-01       10
7         1 2010-03-01        5
8         1 2010-03-15        5
9         1 2010-04-01        5
10        1 2010-04-15        5
11        1 2010-05-01        5
12        1 2010-05-15        5

print windows

   company   end_date
0        0 2010-02-01
1        0 2010-03-15
2        1 2010-04-01
3        1 2010-05-15

为 30 天窗口创建开始日期:

windows['beg_date'] = (windows['end_date'].values.astype('datetime64[D]') -
                       np.timedelta64(30,'D'))
print windows

   company   end_date   beg_date
0        0 2010-02-01 2010-01-02
1        0 2010-03-15 2010-02-13
2        1 2010-04-01 2010-03-02
3        1 2010-05-15 2010-04-15

现在进行合并,然后根据 date 是否在 beg_dateend_date 内进行选择:

df = df.merge(windows,on='company',how='left')
df = df[(df.date >= df.beg_date) & (df.date <= df.end_date)]
print df

    company       date  measure   end_date   beg_date
2         0 2010-01-15       10 2010-02-01 2010-01-02
4         0 2010-02-01       10 2010-02-01 2010-01-02
7         0 2010-02-15       10 2010-03-15 2010-02-13
9         0 2010-03-01       10 2010-03-15 2010-02-13
11        0 2010-03-15       10 2010-03-15 2010-02-13
16        1 2010-03-15        5 2010-04-01 2010-03-02
18        1 2010-04-01        5 2010-04-01 2010-03-02
21        1 2010-04-15        5 2010-05-15 2010-04-15
23        1 2010-05-01        5 2010-05-15 2010-04-15
25        1 2010-05-15        5 2010-05-15 2010-04-15

您可以通过对 companyend_date 进行分组来计算 30 天窗口总和:

print df.groupby(['company','end_date']).sum()

                    measure
company end_date           
0       2010-02-01       20
        2010-03-15       30
1       2010-04-01       10
        2010-05-15       15

选项 #2 将所有合并移动到一个 groupby 中。这在内存上应该会更好,但我认为要慢得多:

windows['beg_date'] = (windows['end_date'].values.astype('datetime64[D]') -
                       np.timedelta64(30,'D'))

def cond_merge(g,windows):
    g = g.merge(windows,on='company',how='left')
    g = g[(g.date >= g.beg_date) & (g.date <= g.end_date)]
    return g.groupby('end_date')['measure'].sum()

print df.groupby('company').apply(cond_merge,windows)

company  end_date  
0        2010-02-01    20
         2010-03-15    30
1        2010-04-01    10
         2010-05-15    15

另一种选择现在,如果您的窗口从不重叠(如示例数据中所示),您可以执行以下操作作为替代方案,它不会破坏数据框但速度非常快:

windows['date'] = windows['end_date']

df = df.merge(windows,on=['company','date'],how='outer')
print df

    company       date  measure   end_date
0         0 2010-01-01       10        NaT
1         0 2010-01-15       10        NaT
2         0 2010-02-01       10 2010-02-01
3         0 2010-02-15       10        NaT
4         0 2010-03-01       10        NaT
5         0 2010-03-15       10 2010-03-15
6         0 2010-04-01       10        NaT
7         1 2010-03-01        5        NaT
8         1 2010-03-15        5        NaT
9         1 2010-04-01        5 2010-04-01
10        1 2010-04-15        5        NaT
11        1 2010-05-01        5        NaT
12        1 2010-05-15        5 2010-05-15

此合并实质上是将您的窗口结束日期插入到数据框中,然后回填结束日期(按组)将为您提供一个结构来轻松创建汇总窗口:

df['end_date'] = df.groupby('company')['end_date'].apply(lambda x: x.bfill())

print df

    company       date  measure   end_date
0         0 2010-01-01       10 2010-02-01
1         0 2010-01-15       10 2010-02-01
2         0 2010-02-01       10 2010-02-01
3         0 2010-02-15       10 2010-03-15
4         0 2010-03-01       10 2010-03-15
5         0 2010-03-15       10 2010-03-15
6         0 2010-04-01       10        NaT
7         1 2010-03-01        5 2010-04-01
8         1 2010-03-15        5 2010-04-01
9         1 2010-04-01        5 2010-04-01
10        1 2010-04-15        5 2010-05-15
11        1 2010-05-01        5 2010-05-15
12        1 2010-05-15        5 2010-05-15

df = df[df.end_date.notnull()]
df['beg_date'] = (df['end_date'].values.astype('datetime64[D]') -
                   np.timedelta64(30,'D'))

print df

   company       date  measure   end_date   beg_date
0         0 2010-01-01       10 2010-02-01 2010-01-02
1         0 2010-01-15       10 2010-02-01 2010-01-02
2         0 2010-02-01       10 2010-02-01 2010-01-02
3         0 2010-02-15       10 2010-03-15 2010-02-13
4         0 2010-03-01       10 2010-03-15 2010-02-13
5         0 2010-03-15       10 2010-03-15 2010-02-13
7         1 2010-03-01        5 2010-04-01 2010-03-02
8         1 2010-03-15        5 2010-04-01 2010-03-02
9         1 2010-04-01        5 2010-04-01 2010-03-02
10        1 2010-04-15        5 2010-05-15 2010-04-15
11        1 2010-05-01        5 2010-05-15 2010-04-15
12        1 2010-05-15        5 2010-05-15 2010-04-15

df = df[(df.date >= df.beg_date) & (df.date <= df.end_date)]
print df.groupby(['company','end_date']).sum()

                    measure
company end_date           
0       2010-02-01       20
        2010-03-15       30
1       2010-04-01       10
        2010-05-15       15

另一种选择是将您的第一个数据帧重新采样为每日数据,然后以 30 天的窗口计算 rolling_sums;并在末尾选择您感兴趣的日期。这也可能会占用大量内存。

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