python - 填补 MultiIndex Pandas Dataframe 中的日期空白

Question

我想修改一个 pandas MultiIndex DataFrame，使每个索引组都包含指定范围之间的日期。我希望每个组用值 0(或 NaN)填写缺失的日期 2013-06-11 到 2013-12-31。

Group A, Group B, Date,           Value
loc_a    group_a  2013-06-11      22
                  2013-07-02      35
                  2013-07-09      14
                  2013-07-30       9
                  2013-08-06       4
                  2013-09-03      40
                  2013-10-01      18
         group_b  2013-07-09       4
                  2013-08-06       2
                  2013-09-03       5
         group_c  2013-07-09       1
                  2013-09-03       2
loc_b    group_a  2013-10-01       3

我看过一些关于 reindexing 的讨论，但那是针对简单(非分组)时间序列数据的。

有没有简单的方法可以做到这一点？

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以下是我为实现这一目标所做的一些尝试。例如:一旦我通过 ['A', 'B'] 取消堆叠，我就可以重新索引。

df = pd.DataFrame({'A': ['loc_a'] * 12 + ['loc_b'],
                'B': ['group_a'] * 7 + ['group_b'] * 3 + ['group_c'] * 2 + ['group_a'],
                'Date': ["2013-06-11",
                        "2013-07-02",
                        "2013-07-09",
                        "2013-07-30",
                        "2013-08-06",
                        "2013-09-03",
                        "2013-10-01",
                        "2013-07-09",
                        "2013-08-06",
                        "2013-09-03",
                        "2013-07-09",
                        "2013-09-03",
                        "2013-10-01"],
                 'Value': [22, 35, 14,  9,  4, 40, 18, 4, 2, 5, 1, 2, 3]})

df.Date = df['Date'].apply(lambda x: pd.to_datetime(x).date())
df = df.set_index(['A', 'B', 'Date'])

dt_start = dt.datetime(2013,6,1)
all_dates = [(dt_start + dt.timedelta(days=x)).date() for x in range(0,60)]

df2 = df.unstack(['A', 'B'])
df3 = df2.reindex(index=all_dates).fillna(0)
df4 = df3.stack(['A', 'B'])

## df4 is about where I want to get, now I'm trying to get it back in the form of df...

df5 = df4.reset_index()
df6 = df5.rename(columns={'level_0' : 'Date'})
df7 = df6.groupby(['A', 'B', 'Date'])['Value'].sum()

最后几行让我有点难过。我希望在 df6 我可以简单地 set_index 回到 ['A', 'B', 'Date']，但确实如此不要将值分组，因为它们在初始 df DataFrame 中分组。

关于如何重新索引未堆叠的 DataFrame、重新堆叠并使 DataFrame 的格式与原始格式相同有什么想法吗？

Answer 1

您可以根据现有多索引的级别的笛卡尔积制作新的多索引。然后，使用新索引重新索引您的数据框。

new_index = pd.MultiIndex.from_product(df.index.levels)
new_df = df.reindex(new_index)

# Optional: convert missing values to zero, and convert the data back
# to integers. See explanation below.
new_df = new_df.fillna(0).astype(int)

就是这样!新数据框具有所有可能的索引值。现有数据已正确编入索引。

继续阅读以获得更详细的说明。

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说明

设置示例数据

import pandas as pd

df = pd.DataFrame({'A': ['loc_a'] * 12 + ['loc_b'],
                   'B': ['group_a'] * 7 + ['group_b'] * 3 + ['group_c'] * 2 + ['group_a'],
                   'Date': ["2013-06-11",
                           "2013-07-02",
                           "2013-07-09",
                           "2013-07-30",
                           "2013-08-06",
                           "2013-09-03",
                           "2013-10-01",
                           "2013-07-09",
                           "2013-08-06",
                           "2013-09-03",
                           "2013-07-09",
                           "2013-09-03",
                           "2013-10-01"],
                    'Value': [22, 35, 14,  9,  4, 40, 18, 4, 2, 5, 1, 2, 3]})

df.Date = pd.to_datetime(df.Date)

df = df.set_index(['A', 'B', 'Date'])

示例数据如下所示

                          Value
A     B       Date
loc_a group_a 2013-06-11     22
              2013-07-02     35
              2013-07-09     14
              2013-07-30      9
              2013-08-06      4
              2013-09-03     40
              2013-10-01     18
      group_b 2013-07-09      4
              2013-08-06      2
              2013-09-03      5
      group_c 2013-07-09      1
              2013-09-03      2
loc_b group_a 2013-10-01      3

新建索引

使用 from_product我们可以创建一个新的多索引。这个新索引是Cartesian product旧索引所有级别的所有值。

new_index = pd.MultiIndex.from_product(df.index.levels)

重新索引

使用新索引重新索引现有数据框。

new_df = df.reindex(new_index)

现在所有可能的组合都出现了。缺失值为空 (NaN)。

扩展后的重新索引数据框如下所示:

                          Value
loc_a group_a 2013-06-11   22.0
              2013-07-02   35.0
              2013-07-09   14.0
              2013-07-30    9.0
              2013-08-06    4.0
              2013-09-03   40.0
              2013-10-01   18.0
      group_b 2013-06-11    NaN
              2013-07-02    NaN
              2013-07-09    4.0
              2013-07-30    NaN
              2013-08-06    2.0
              2013-09-03    5.0
              2013-10-01    NaN
      group_c 2013-06-11    NaN
              2013-07-02    NaN
              2013-07-09    1.0
              2013-07-30    NaN
              2013-08-06    NaN
              2013-09-03    2.0
              2013-10-01    NaN
loc_b group_a 2013-06-11    NaN
              2013-07-02    NaN
              2013-07-09    NaN
              2013-07-30    NaN
              2013-08-06    NaN
              2013-09-03    NaN
              2013-10-01    3.0
      group_b 2013-06-11    NaN
              2013-07-02    NaN
              2013-07-09    NaN
              2013-07-30    NaN
              2013-08-06    NaN
              2013-09-03    NaN
              2013-10-01    NaN
      group_c 2013-06-11    NaN
              2013-07-02    NaN
              2013-07-09    NaN
              2013-07-30    NaN
              2013-08-06    NaN
              2013-09-03    NaN
              2013-10-01    NaN

整数列中的空值

可以看到新数据框中的数据已经从整数转换为 float 了。 Pandas can't have nulls in an integer column .或者，我们可以将所有空值转换为 0，并将数据转换回整数。

new_df = new_df.fillna(0).astype(int)

结果

                          Value
loc_a group_a 2013-06-11     22
              2013-07-02     35
              2013-07-09     14
              2013-07-30      9
              2013-08-06      4
              2013-09-03     40
              2013-10-01     18
      group_b 2013-06-11      0
              2013-07-02      0
              2013-07-09      4
              2013-07-30      0
              2013-08-06      2
              2013-09-03      5
              2013-10-01      0
      group_c 2013-06-11      0
              2013-07-02      0
              2013-07-09      1
              2013-07-30      0
              2013-08-06      0
              2013-09-03      2
              2013-10-01      0
loc_b group_a 2013-06-11      0
              2013-07-02      0
              2013-07-09      0
              2013-07-30      0
              2013-08-06      0
              2013-09-03      0
              2013-10-01      3
      group_b 2013-06-11      0
              2013-07-02      0
              2013-07-09      0
              2013-07-30      0
              2013-08-06      0
              2013-09-03      0
              2013-10-01      0
      group_c 2013-06-11      0
              2013-07-02      0
              2013-07-09      0
              2013-07-30      0
              2013-08-06      0
              2013-09-03      0
              2013-10-01      0