Pandas DatetimeIndex 排序：将凌晨1点作为每日起始时间

本文旨在解决 Pandas DataFrame 中 DatetimeIndex 的排序问题，特别是当需要将凌晨1点而非午夜0点作为每日起始时间进行排序时。我们将探讨如何通过重置索引、修改日期时间值以及重新设置索引来实现自定义排序，并提供相应的代码示例和注意事项，以帮助读者更好地处理时间序列数据。

在处理时间序列数据时，Pandas 提供了强大的 DatetimeIndex 功能。然而，在某些情况下，默认的按日期时间顺序排序可能不符合实际需求。例如，当数据以凌晨1点作为每日的起始时间时，需要自定义排序规则。以下介绍两种实现该需求的方法。

方法一：重置索引并重新设置

这种方法的核心思想是先将 DatetimeIndex 转换为 DataFrame 的一列，然后对该列进行修改，最后再将修改后的列设置为新的 DatetimeIndex。

import pandas as pd

# 假设 curva_generacion 是你的 DataFrame，并且 'FECHA' 列是 DatetimeIndex
# 为了演示，我们创建一个示例 DataFrame
data = {'FECHA': pd.to_datetime(['2015-01-01 00:00:00', '2015-01-01 01:00:00', '2015-01-01 02:00:00',
                                  '2015-01-01 21:00:00', '2015-01-01 22:00:00', '2015-01-01 23:00:00',
                                  '2015-01-02 00:00:00', '2015-01-02 01:00:00', '2015-01-02 02:00:00']),
        'SVH.2.1 BIS': [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]}
curva_generacion = pd.DataFrame(data)
curva_generacion = curva_generacion.set_index('FECHA')

# 重置索引
curva_generacion = curva_generacion.reset_index()

# 找到小时为 0 的行的索引
ind = curva_generacion['FECHA'].dt.hour == 0

# 将小时为 0 的行的日期减去一天
curva_generacion.loc[ind, 'FECHA'] = curva_generacion.loc[ind, 'FECHA'] - pd.DateOffset(days=1)

# 重新设置索引
curva_generacion = curva_generacion.set_index('FECHA')

print(curva_generacion)

代码解释：

1. curva_generacion.reset_index(): 将 DataFrame 的 DatetimeIndex 转换为名为 'FECHA' 的普通列。
2. ind = curva_generacion['FECHA'].dt.hour == 0: 创建一个布尔索引，用于标记 'FECHA' 列中小时为 0 的行。
3. curva_generacion.loc[ind, 'FECHA'] = ...: 使用 .loc 访问器，根据布尔索引 ind 选择行，并将 'FECHA' 列的值减去一天。
4. curva_generacion.set_index('FECHA'): 将修改后的 'FECHA' 列重新设置为 DataFrame 的 DatetimeIndex。

方法二：直接修改索引值

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这种方法直接修改 DatetimeIndex 的底层 NumPy 数组，避免了重置和重新设置索引的步骤。

import numpy as np
import pandas as pd

# 假设 curva_generacion 是你的 DataFrame，并且 'FECHA' 列是 DatetimeIndex
# 为了演示，我们创建一个示例 DataFrame
data = {'FECHA': pd.to_datetime(['2015-01-01 00:00:00', '2015-01-01 01:00:00', '2015-01-01 02:00:00',
                                  '2015-01-01 21:00:00', '2015-01-01 22:00:00', '2015-01-01 23:00:00',
                                  '2015-01-02 00:00:00', '2015-01-02 01:00:00', '2015-01-02 02:00:00']),
        'SVH.2.1 BIS': [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]}
curva_generacion = pd.DataFrame(data)
curva_generacion = curva_generacion.set_index('FECHA')


# 找到小时为 0 的行的索引
ind = curva_generacion.index.hour == 0

# 获取索引的 NumPy 数组的副本
val_index = curva_generacion.index.values.copy()

# 修改 NumPy 数组中对应行的值
val_index[ind] = val_index[ind] - np.timedelta64(1, 'D')

# 将修改后的 NumPy 数组设置为新的索引
curva_generacion.index = val_index

print(curva_generacion)

代码解释：

1. ind = curva_generacion.index.hour == 0: 创建一个布尔索引，用于标记 DatetimeIndex 中小时为 0 的行。
2. val_index = curva_generacion.index.values.copy(): 获取 DatetimeIndex 的底层 NumPy 数组的副本。 务必使用 .copy() 创建副本，避免直接修改原始索引数据。
3. val_index[ind] = val_index[ind] - np.timedelta64(1, 'D'): 使用布尔索引 ind 选择 NumPy 数组中的行，并将对应的值减去一天。np.timedelta64(1, 'D') 表示一天的时间间隔。
4. curva_generacion.index = val_index: 将修改后的 NumPy 数组设置为 DataFrame 的新的 DatetimeIndex。

注意事项：

• 确保你的 DataFrame 包含 DatetimeIndex，或者包含可以转换为 DatetimeIndex 的列。
• 使用 .loc 访问器时，要确保索引和列名的使用方式正确。
• 在修改索引值时，务必创建索引值的副本，避免直接修改原始索引数据。
• 根据实际情况选择合适的方法。如果 DataFrame 较大，直接修改索引值可能更有效率。

总结：

本文介绍了两种在 Pandas DataFrame 中对 DatetimeIndex 进行自定义排序的方法，特别是针对将凌晨1点作为每日起始时间的需求。通过重置索引并重新设置，或者直接修改索引值，可以灵活地控制 DatetimeIndex 的排序方式，以满足不同的数据处理需求。在实际应用中，请根据数据规模和性能要求选择合适的方法，并注意代码中的细节和注意事项。