Pandas merge合并操作

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2023-03-14

Pandas 提供的 merge() 函数能够进行高效的合并操作，这与 SQL 关系型数据库的 MERGE 用法非常相似。从字面意思上不难理解，merge 翻译为“合并”，指的是将两个 DataFrame 数据表按照指定的规则进行连接，最后拼接成一个新的 DataFrame 数据表。

merge() 函数的法格式如下：

pd.merge(left, right, how='inner', on=None, left_on=None, right_on=None,left_index=False, right_index=False, sort=True,suffixes=('_x', '_y'), copy=True)

参数说明，如下表所示：

参数名称	说明
left/right	两个不同的 DataFrame 对象。
on	指定用于连接的键（即列标签的名字），该键必须同时存在于左右两个 DataFrame 中，如果没有指定，并且其他参数也未指定，那么将会以两个 DataFrame 的列名交集做为连接键。
left_on	指定左侧 DataFrame 中作连接键的列名。该参数在左、右列标签名不相同，但表达的含义相同时非常有用。
right_on	指定左侧 DataFrame 中作连接键的列名。
left_index	布尔参数，默认为 False。如果为 True 则使用左侧 DataFrame 的行索引作为连接键，若 DataFrame 具有多层索引(MultiIndex)，则层的数量必须与连接键的数量相等。
right_index	布尔参数，默认为 False。如果为 True 则使用左侧 DataFrame 的行索引作为连接键。
how	要执行的合并类型，从 {'left', 'right', 'outer', 'inner'} 中取值，默认为“inner”内连接。
sort	布尔值参数，默认为True，它会将合并后的数据进行排序；若设置为 False，则按照 how 给定的参数值进行排序。
suffixes	字符串组成的元组。当左右 DataFrame 存在相同列名时，通过该参数可以在相同的列名后附加后缀名，默认为('_x','_y')。
copy	默认为 True，表示对数据进行复制。

注意：Pandas 库的 merge() 支持各种内外连接，与其相似的还有 join() 函数（默认为左连接）。

下面创建两个不同的 DataFrame，然后对它们进行合并操作：

import pandas as pd 
left = pd.DataFrame({ 
   'id':[1,2,3,4], 
   'Name': ['Smith', 'Maiki', 'Hunter', 'Hilen'], 
   'subject_id':['sub1','sub2','sub4','sub6']}) 
right = pd.DataFrame({ 
    'id':[1,2,3,4], 
   'Name': ['William', 'Albert', 'Tony', 'Allen'], 
   'subject_id':['sub2','sub4','sub3','sub6']}) 
print (left) 
print (right)

输出如下：

   id    Name subject_id
0   1   Smith       sub1
1   2   Maiki       sub2
2   3  Hunter       sub4
3   4   Hilen       sub6

   id     Name subject_id
0   1  William       sub2
1   2   Albert       sub4
2   3     Tony       sub3
3   4    Allen       sub6

1) 在单个键上进行合并操作

通过 on 参数指定一个连接键，然后对上述 DataFrame 进行合并操作：

import pandas as pd 
left = pd.DataFrame({ 
   'id':[1,2,3,4], 
   'Name': ['Smith', 'Maiki', 'Hunter', 'Hilen'], 
   'subject_id':['sub1','sub2','sub4','sub6']}) 
right = pd.DataFrame({ 
    'id':[1,2,3,4], 
   'Name': ['William', 'Albert', 'Tony', 'Allen'], 
   'subject_id':['sub2','sub4','sub3','sub6']})
#通过on参数指定合并的键
print(pd.merge(left,right,on='id'))

输出结果：

   id  Name_x subject_id_x   Name_y subject_id_y
0   1   Smith         sub1  William         sub2
1   2   Maiki         sub2   Albert         sub4
2   3  Hunter         sub4     Tony         sub3
3   4   Hilen         sub6    Allen         sub6

2) 在多个键上进行合并操作

下面示例，指定多个键来合并上述两个 DataFrame 对象：

import pandas as pd 
left = pd.DataFrame({ 
   'id':[1,2,3,4], 
   'Name': ['Smith', 'Maiki', 'Hunter', 'Hilen'], 
   'subject_id':['sub1','sub2','sub4','sub6']}) 
right = pd.DataFrame({ 
    'id':[1,2,3,4], 
   'Name': ['Bill', 'Lucy', 'Jack', 'Mike'], 
   'subject_id':['sub2','sub4','sub3','sub6']}) 
print(pd.merge(left,right,on=['id','subject_id']))

输出结果：

   id Name_x subject_id Name_y
0   4  Hilen       sub6   Mike

使用how参数合并

通过 how参数可以确定 DataFrame 中要包含哪些键，如果在左表、右表都不存的键，那么合并后该键对应的值为 NaN。为了便于大家学习，我们将 how 参数和与其等价的 SQL 语句做了总结：

Merge方法	等效 SQL	描述
left	LEFT OUTER JOIN	使用左侧对象的key
right	RIGHT OUTER JOIN	使用右侧对象的key
outer	FULL OUTER JOIN	使用左右两侧所有key的并集
inner	INNER JOIN	使用左右两侧key的交集

1) left join

import pandas as pd 
left = pd.DataFrame({ 
   'id':[1,2,3,4], 
   'Name': ['Smith', 'Maiki', 'Hunter', 'Hilen'], 
   'subject_id':['sub1','sub2','sub4','sub6']}) 
right = pd.DataFrame({ 
    'id':[1,2,3,4], 
   'Name': ['Bill', 'Lucy', 'Jack', 'Mike'], 
   'subject_id':['sub2','sub4','sub3','sub6']}) 
#以left侧的subject_id为键
print(pd.merge(left,right,on='subject_id',how="left"))

输出结果：

   id_x  Name_x subject_id  id_y Name_y
0     1   Smith       sub1   NaN    NaN
1     2   Maiki       sub2   1.0   Bill
2     3  Hunter       sub4   2.0   Lucy
3     4   Hilen       sub6   4.0   Mike

2) right join

import pandas as pd 
left = pd.DataFrame({ 
   'id':[1,2,3,4], 
   'Name': ['Smith', 'Maiki', 'Hunter', 'Hilen'], 
   'subject_id':['sub1','sub2','sub4','sub6']}) 
right = pd.DataFrame({ 
    'id':[1,2,3,4], 
   'Name': ['Bill', 'Lucy', 'Jack', 'Mike'], 
   'subject_id':['sub2','sub4','sub3','sub6']}) 
#以right侧的subject_id为键
print(pd.merge(left,right,on='subject_id',how="right"))

输出结果：

   id_x  Name_x subject_id  id_y Name_y
0   2.0   Maiki       sub2     1   Bill
1   3.0  Hunter       sub4     2   Lucy
2   4.0   Hilen       sub6     4   Mike
3   NaN     NaN       sub3     3   Jack

3) outer join(并集)

import pandas as pd 
left = pd.DataFrame({ 
   'id':[1,2,3,4], 
   'Name': ['Smith', 'Maiki', 'Hunter', 'Hilen'], 
   'subject_id':['sub1','sub2','sub4','sub6']}) 
right = pd.DataFrame({ 
    'id':[1,2,3,4], 
   'Name': ['Bill', 'Lucy', 'Jack', 'Mike'], 
   'subject_id':['sub2','sub4','sub3','sub6']}) 
#求出两个subject_id的并集，并作为键
print(pd.merge(left,right,on='subject_id',how="outer"))

输出结果：

   id_x  Name_x subject_id  id_y Name_y
0   1.0   Smith       sub1   NaN    NaN
1   2.0   Maiki       sub2   1.0   Bill
2   3.0  Hunter       sub4   2.0   Lucy
3   4.0   Hilen       sub6   4.0   Mike
4   NaN     NaN       sub3   3.0   Jack

4) inner join(交集)

import pandas as pd 
left = pd.DataFrame({ 
   'id':[1,2,3,4], 
   'Name': ['Smith', 'Maiki', 'Hunter', 'Hilen'], 
   'subject_id':['sub1','sub2','sub4','sub6']}) 
right = pd.DataFrame({ 
    'id':[1,2,3,4], 
   'Name': ['Bill', 'Lucy', 'Jack', 'Mike'], 
   'subject_id':['sub2','sub4','sub3','sub6']}) 
#求出两个subject_id的交集，并将结果作为键
print(pd.merge(left,right,on='subject_id',how="inner"))

输出结果：

   id_x  Name_x subject_id  id_y Name_y
0     2   Maiki       sub2     1   Bill
1     3  Hunter       sub4     2   Lucy
2     4   Hilen       sub6     4   Mike

注意：当 a 与 b 进行内连操作时 a.join(b) 不等于 b.join(a)。