如何将数据帧中的列取消显示（分解）为多行

Question

我有以下数据框，其中一列是对象（列表类型单元格）：

df=pd.DataFrame({'A':[1,2],'B':[[1,2],[1,2]]})
df
Out[458]: 
   A       B
0  1  [1, 2]
1  2  [1, 2]

我的预期产出是：

   A  B
0  1  1
1  1  2
3  2  1
4  2  2

我应该怎么做才能做到这一点？

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熊猫：当单元格内容是列表时，为列表中的每个元素创建一行

很好的问题和答案，但只处理一列列表（在我的回答中，self-def函数将适用于多个列，而且接受的答案是使用最耗时的应用，这是不推荐的，请查看更多信息我应该在代码中何时使用pandas apply（）

Answer 1

在pandas 0.25中，通过添加explode（）方法，可以显著简化列表式列的分解：

df = pd.DataFrame({'A': [1, 2], 'B': [[1, 2], [1, 2]]})
df.explode('B')

出：

   A  B
0  1  1
0  1  2
1  2  1
1  2  2

Answer 2

选项1

如果另一列中的所有子列表长度相同，numpy在这里可能是一个有效的选项：

vals = np.array(df.B.values.tolist())    
a = np.repeat(df.A, vals.shape[1])

pd.DataFrame(np.column_stack((a, vals.ravel())), columns=df.columns)

   A  B
0  1  1
1  1  2
2  2  1
3  2  2

选项2

如果子列表的长度不同，则需要额外的步骤：

vals = df.B.values.tolist()
rs = [len(r) for r in vals]    
a = np.repeat(df.A, rs)

pd.DataFrame(np.column_stack((a, np.concatenate(vals))), columns=df.columns)

   A  B
0  1  1
1  1  2
2  2  1
3  2  2

选项3

我尝试将其推广到扁平化N列和平铺M列，我稍后将努力使其更有效：

df = pd.DataFrame({'A': [1,2,3], 'B': [[1,2], [1,2,3], [1]],
                   'C': [[1,2,3], [1,2], [1,2]], 'D': ['A', 'B', 'C']})

   A          B          C  D
0  1     [1, 2]  [1, 2, 3]  A
1  2  [1, 2, 3]     [1, 2]  B
2  3        [1]     [1, 2]  C

def unnest(df, tile, explode):
    vals = df[explode].sum(1)
    rs = [len(r) for r in vals]
    a = np.repeat(df[tile].values, rs, axis=0)
    b = np.concatenate(vals.values)
    d = np.column_stack((a, b))
    return pd.DataFrame(d, columns = tile +  ['_'.join(explode)])

unnest(df, ['A', 'D'], ['B', 'C'])

    A  D B_C
0   1  A   1
1   1  A   2
2   1  A   1
3   1  A   2
4   1  A   3
5   2  B   1
6   2  B   2
7   2  B   3
8   2  B   1
9   2  B   2
10  3  C   1
11  3  C   1
12  3  C   2

功能

def wen1(df):
    return df.set_index('A').B.apply(pd.Series).stack().reset_index(level=0).rename(columns={0: 'B'})

def wen2(df):
    return pd.DataFrame({'A':df.A.repeat(df.B.str.len()),'B':np.concatenate(df.B.values)})

def wen3(df):
    s = pd.DataFrame({'B': np.concatenate(df.B.values)}, index=df.index.repeat(df.B.str.len()))
    return s.join(df.drop('B', 1), how='left')

def wen4(df):
    return pd.DataFrame([[x] + [z] for x, y in df.values for z in y],columns=df.columns)

def chris1(df):
    vals = np.array(df.B.values.tolist())
    a = np.repeat(df.A, vals.shape[1])
    return pd.DataFrame(np.column_stack((a, vals.ravel())), columns=df.columns)

def chris2(df):
    vals = df.B.values.tolist()
    rs = [len(r) for r in vals]
    a = np.repeat(df.A.values, rs)
    return pd.DataFrame(np.column_stack((a, np.concatenate(vals))), columns=df.columns)

时间安排

import pandas as pd
import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np
from timeit import timeit

res = pd.DataFrame(
       index=['wen1', 'wen2', 'wen3', 'wen4', 'chris1', 'chris2'],
       columns=[10, 50, 100, 500, 1000, 5000, 10000],
       dtype=float
)

for f in res.index:
    for c in res.columns:
        df = pd.DataFrame({'A': [1, 2], 'B': [[1, 2], [1, 2]]})
        df = pd.concat([df]*c)
        stmt = '{}(df)'.format(f)
        setp = 'from __main__ import df, {}'.format(f)
        res.at[f, c] = timeit(stmt, setp, number=50)

ax = res.div(res.min()).T.plot(loglog=True)
ax.set_xlabel("N")
ax.set_ylabel("time (relative)")

表演

Answer 3

我知道objectdtype列使数据很难用函数转换。当我收到这样的数据时，首先想到的是“展平”或取消列的测试。

我使用pandas和Python函数来回答这类问题。如果您担心上述解决方案的速度，请查看user3483203的答案，因为它使用的是numpy，而且大多数情况下numpy更快。如果速度很重要，我推荐Cython或numba。

方法0[1]

df.explode('B')

       A  B
    0  1  1
    1  1  2
    0  2  1
    1  2  2

给定一个列中具有空list或NaN的数据帧。空列表不会导致问题，但NaN需要填充列表

df = pd.DataFrame({'A': [1, 2, 3, 4],'B': [[1, 2], [1, 2], [], np.nan]})
df.B = df.B.fillna({i: [] for i in df.index})  # replace NaN with []
df.explode('B')

   A    B
0  1    1
0  1    2
1  2    1
1  2    2
2  3  NaN
3  4  NaN

方法1<代码>应用pd。系列（简单易懂，但不推荐在性能方面。）

df.set_index('A').B.apply(pd.Series).stack().reset_index(level=0).rename(columns={0:'B'})
Out[463]:
   A  B
0  1  1
1  1  2
0  2  1
1  2  2

方法2使用repeat和DataFrame构造函数，重新创建数据帧（性能好，不擅长多列）

df=pd.DataFrame({'A':df.A.repeat(df.B.str.len()),'B':np.concatenate(df.B.values)})
df
Out[465]:
   A  B
0  1  1
0  1  2
1  2  1
1  2  2

方法2.1例如，除了A，我们还有A.1。。。。。答：如果我们仍然使用上述方法（方法2），我们很难逐个重新创建列。

解决方案：join或merge与索引在“unest”单个列之后

s=pd.DataFrame({'B':np.concatenate(df.B.values)},index=df.index.repeat(df.B.str.len()))
s.join(df.drop('B',1),how='left')
Out[477]:
   B  A
0  1  1
0  2  1
1  1  2
1  2  2

如果您需要与以前完全相同的列顺序，请在末尾添加reindex。

s.join(df.drop('B',1),how='left').reindex(columns=df.columns)

方法3重新创建列表

pd.DataFrame([[x] + [z] for x, y in df.values for z in y],columns=df.columns)
Out[488]:
   A  B
0  1  1
1  1  2
2  2  1
3  2  2

如果超过两列，请使用

s=pd.DataFrame([[x] + [z] for x, y in zip(df.index,df.B) for z in y])
s.merge(df,left_on=0,right_index=True)
Out[491]:
   0  1  A       B
0  0  1  1  [1, 2]
1  0  2  1  [1, 2]
2  1  1  2  [1, 2]
3  1  2  2  [1, 2]

方法4使用reindex或loc

df.reindex(df.index.repeat(df.B.str.len())).assign(B=np.concatenate(df.B.values))
Out[554]:
   A  B
0  1  1
0  1  2
1  2  1
1  2  2

#df.loc[df.index.repeat(df.B.str.len())].assign(B=np.concatenate(df.B.values))

方法5当列表仅包含唯一值时：

df=pd.DataFrame({'A':[1,2],'B':[[1,2],[3,4]]})
from collections import ChainMap
d = dict(ChainMap(*map(dict.fromkeys, df['B'], df['A'])))
pd.DataFrame(list(d.items()),columns=df.columns[::-1])
Out[574]:
   B  A
0  1  1
1  2  1
2  3  2
3  4  2

使用numpy实现高性能的方法6：

newvalues=np.dstack((np.repeat(df.A.values,list(map(len,df.B.values))),np.concatenate(df.B.values)))
pd.DataFrame(data=newvalues[0],columns=df.columns)
   A  B
0  1  1
1  1  2
2  2  1
3  2  2

方法7使用基本函数itertools循环和链：纯粹的python解决方案只是为了好玩

from itertools import cycle,chain
l=df.values.tolist()
l1=[list(zip([x[0]], cycle(x[1])) if len([x[0]]) > len(x[1]) else list(zip(cycle([x[0]]), x[1]))) for x in l]
pd.DataFrame(list(chain.from_iterable(l1)),columns=df.columns)
   A  B
0  1  1
1  1  2
2  2  1
3  2  2

推广到多列

df=pd.DataFrame({'A':[1,2],'B':[[1,2],[3,4]],'C':[[1,2],[3,4]]})
df
Out[592]:
   A       B       C
0  1  [1, 2]  [1, 2]
1  2  [3, 4]  [3, 4]

自我定义功能：

def unnesting(df, explode):
    idx = df.index.repeat(df[explode[0]].str.len())
    df1 = pd.concat([
        pd.DataFrame({x: np.concatenate(df[x].values)}) for x in explode], axis=1)
    df1.index = idx

    return df1.join(df.drop(explode, 1), how='left')


unnesting(df,['B','C'])
Out[609]:
   B  C  A
0  1  1  1
0  2  2  1
1  3  3  2
1  4  4  2

以上所有方法都是在讨论垂直方向上的untesting和explode，如果您确实需要将列表扩展到水平方向，请使用pd进行检查。数据帧构造函数

df.join(pd.DataFrame(df.B.tolist(),index=df.index).add_prefix('B_'))
Out[33]:
   A       B       C  B_0  B_1
0  1  [1, 2]  [1, 2]    1    2
1  2  [3, 4]  [3, 4]    3    4

更新功能

def unnesting(df, explode, axis):
    if axis==1:
        idx = df.index.repeat(df[explode[0]].str.len())
        df1 = pd.concat([
            pd.DataFrame({x: np.concatenate(df[x].values)}) for x in explode], axis=1)
        df1.index = idx

        return df1.join(df.drop(explode, 1), how='left')
    else :
        df1 = pd.concat([
                         pd.DataFrame(df[x].tolist(), index=df.index).add_prefix(x) for x in explode], axis=1)
        return df1.join(df.drop(explode, 1), how='left')

测试输出

unnesting(df, ['B','C'], axis=0)
Out[36]:
   B0  B1  C0  C1  A
0   1   2   1   2  1
1   3   4   3   4  2

使用原始爆炸功能更新2021-02-17

def unnesting(df, explode, axis):
    if axis==1:
        df1 = pd.concat([df[x].explode() for x in explode], axis=1)
        return df1.join(df.drop(explode, 1), how='left')
    else :
        df1 = pd.concat([
                         pd.DataFrame(df[x].tolist(), index=df.index).add_prefix(x) for x in explode], axis=1)
        return df1.join(df.drop(explode, 1), how='left')