按复杂条件合并/联接 2 个数据帧



我有 2 个大型数据集(每个数据集从 70K 到 110K 不等)。我想关联/比较两者,并根据某些条件/标准找到 set2 中的哪些项目可以在 set1 中找到。

我目前的策略是按公共字段对两个列表进行排序,然后运行嵌套for循环,执行条件if测试,将预定义的字典与找到的项目和不匹配的项目聚合在一起。

例:

import pandas as pd
list1 = [{'a': 56, 'b': '38', 'c': '11', 'd': '10', 'e': 65},
         {'a': 31, 'b': '12', 'c': '26', 'd': '99', 'e': 71},
         {'a': 70, 'b': '49', 'c': '40', 'd': '227', 'e': 1},
         {'a': 3, 'b': '85', 'c': '32', 'd': '46', 'e': 70},]
list2 = [{'a': 56, 'b': '38', 'c': '11', 'd': '10', 'e': 65},
         {'a': 145, 'b': '108', 'c': '123', 'd': '84', 'e': 3},
         {'a': 113, 'b': '144', 'c': '183', 'd': '7', 'e': 12},
         {'a': 144, 'b': '60', 'c': '46', 'd': '106', 'e': 148},
         {'a': 57, 'b': '87', 'c': '51', 'd': '95', 'e': 187},
         {'a': 41, 'b': '12', 'c': '26', 'd': '99', 'e': 71},
         {'a': 80, 'b': '49', 'c': '40', 'd': '227', 'e': 1},
         {'a': 3, 'b': '85', 'c': '32', 'd': '46', 'e': 70},
         {'a': 107, 'b': '95', 'c': '81', 'd': '15', 'e': 25},
         {'a': 138, 'b': '97', 'c': '38', 'd': '28', 'e': 171}]
re_dict = dict([('found', []), ('alien', [])])
for L2 in list2:
    for L1 in list1:
        if (L1['a']-5 <= L2['a'] <= L2['a']+10) and L2['c'][-1:] in L1['c'][-1:]:
            if (65 <= L2['e'] <= 75):
                L2.update({'e': 'some value'})
            re_dict['found'].append(L2)
            list1.remove(L1)
            break # break out from the inner loop
    else: # if the inner loop traversed entire list, there were no matches
        re_dict['alien'].append(L2)

以上产生预期结果:

re_dict
{'alien': [{'a': 145, 'b': '108', 'c': '123', 'd': '84', 'e': 3},
  {'a': 113, 'b': '144', 'c': '183', 'd': '7', 'e': 12},
  {'a': 57, 'b': '87', 'c': '51', 'd': '95', 'e': 187},
  {'a': 41, 'b': '12', 'c': '26', 'd': '99', 'e': 71},
  {'a': 107, 'b': '95', 'c': '81', 'd': '15', 'e': 25},
  {'a': 138, 'b': '97', 'c': '38', 'd': '28', 'e': 171}],
 'found': [{'a': 56, 'b': '38', 'c': '11', 'd': '10', 'e': 'some value'},
  {'a': 144, 'b': '60', 'c': '46', 'd': '106', 'e': 148},
  {'a': 80, 'b': '49', 'c': '40', 'd': '227', 'e': 1},
  {'a': 3, 'b': '85', 'c': '32', 'd': '46', 'e': 'some value'}]}

所以它完成了这项工作,但显然效率不高,似乎是pandas的理想工作。

我认为如果我能合并/加入两个DataFrames将是理想的,但我无法弄清楚如何在复杂标准上合并。此外,我的数据集大小也不相等。

例:

df1 = pd.DataFrame(list1)
df2 = pd.DataFrame(list2)
pd.merge(df1,df2,on='d',how='outer')
   a_x  b_x  c_x    d  e_x  a_y  b_y  c_y  e_y
0   56   38   11   10   65   56   38   11   65
1   31   12   26   99   71   41   12   26   71
2   70   49   40  227    1   80   49   40    1
3    3   85   32   46   70    3   85   32   70
4  NaN  NaN  NaN   84  NaN  145  108  123    3
5  NaN  NaN  NaN    7  NaN  113  144  183   12
6  NaN  NaN  NaN  106  NaN  144   60   46  148
7  NaN  NaN  NaN   95  NaN   57   87   51  187
8  NaN  NaN  NaN   15  NaN  107   95   81   25
9  NaN  NaN  NaN   28  NaN  138   97   38  171

仅当 d 列在 df1df2 中完全相等时,它才会合并。我更喜欢的是能够定义一个范围,也就是说,如果df2['d']-5 <= df1['d'] <= df2['d']+5它仍然可以,这意味着,两个数据帧中的这些行是要合并的候选者,只有当测试失败df1列填充 NaN 时(如上例所示)。

这样,我可以在几个步骤中模仿我的嵌套 for-for 循环,希望这会更快?

任何建议/提示/示例将不胜感激。

谢谢

pandas 目前缺乏对"附近"查询的直接支持,尽管我有一个拉取请求来添加一些基本功能(对于您的用例来说还不够)。

幸运的是,科学的Python生态系统为您提供了自己完成此操作所需的工具。

在附近位置连接的有效方法是使用树数据结构,如scikit-learn文档中所描述的那样。SciPy和scikit-learn都有合适的KDTree实现。

使用完全临时规则并不容易(或高效),但只要您有一个明确定义的距离指标,您就可以有效地进行最近邻查找。我相信scikit-learn的KDTree甚至可以让你定义自己的距离度量,但我们会坚持使用正常的欧几里得距离来继续你的例子:

from scipy.spatial import cKDTree as KDTree
import pandas as pd
# for each row in df2, we want to join the nearest row in df1
# based on the column "d"
join_cols = ['d']
tree = KDTree(df1[join_cols])
distance, indices = tree.query(df2[join_cols])
df1_near_2 = df1.take(indices).reset_index(drop=True)
left = df1_near_2.rename(columns=lambda l: 'x_' + l)
right = df2.rename(columns=lambda l: 'y_' + l)
merged = pd.concat([left, right], axis=1)

这导致:

   x_a x_b x_c  x_d  x_e  y_a  y_b  y_c  y_d  y_e
0   56  38  11   10   65   56   38   11   10   65
1   31  12  26   99   71  145  108  123   84    3
2   56  38  11   10   65  113  144  183    7   12
3   31  12  26   99   71  144   60   46  106  148
4   31  12  26   99   71   57   87   51   95  187
5   31  12  26   99   71   41   12   26   99   71
6   70  49  40  227    1   80   49   40  227    1
7    3  85  32   46   70    3   85   32   46   70
8   56  38  11   10   65  107   95   81   15   25
9   56  38  11   10   65  138   97   38   28  171

如果要根据多列的接近度进行合并,只需设置 join_cols = ['d', 'e', 'f'] 即可。

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