本文介绍了如何将DataFrame中包含数组的列，通过提取数组元素的组合，转换为新的行。通过使用itertools.combinations生成元素对，并结合Pandas的explode和join操作，实现数据的重塑，最终将数组元素展开为新的列。
在数据处理中，经常会遇到DataFrame的某一列包含列表或数组的情况。有时，我们需要将这些数组中的元素展开，并将它们与其他列的数据进行组合，生成新的行。本教程将演示如何使用Python的pandas和itertools库来实现这一目标。
示例数据
首先，我们创建一个示例DataFrame，其中包含Group、A_x、A_y以及包含列表的B_m和B_n列。
import pandas as pd
from itertools import combinations
df = pd.DataFrame(
data=[
[0, 4, 9, [8, 7, 3], [-10, 5, 2]],
[0, 1, 2, [8, 7, 3], [-10, 5, 2]],
[1, 3, 3, [1, 2], [-5, 1]],
],
columns=['Group', 'A_x', 'A_y', 'B_m', 'B_n'],
)
print(df)输出：
Group A_x A_y B_m B_n 0 0 4 9 [8, 7, 3] [-10, 5, 2] 1 0 1 2 [8, 7, 3] [-10, 5, 2] 2 1 3 3 [1, 2] [-5, 1]
我们的目标是将B_m和B_n列中的列表元素两两组合，并生成新的列B_m1、B_n1、B_m2和B_n2，每个新行包含一个组合。
实现方法
以下是实现此目标的函数：
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def make_pairs(df: pd.DataFrame, col: str) -> pd.DataFrame:
"""
将DataFrame中指定列的列表元素两两组合，生成新的DataFrame。
Args:
df: 输入DataFrame。
col: 要处理的列名。
Returns:
包含组合元素的DataFrame。
"""
pairs = (
df[col]
# Create 2-pair combinations of each list in the series
.apply(lambda x: [*combinations(iterable=x, r=2)])
# Explode into a series of 2-item lists
.explode()
)
# Construct a dataframe of the using the original index for joining
return pd.DataFrame(
data=pairs.to_list(),
index=pairs.index,
columns=[f"{col}{i}" for i in range(1, 3)]
)该函数首先使用itertools.combinations生成指定列中每个列表的元素对组合。然后，使用explode方法将这些组合展开为单独的行。最后，创建一个新的DataFrame，其中包含这些组合元素，并使用原始DataFrame的索引进行连接。
应用函数并生成结果
现在，我们可以应用该函数来处理B_m和B_n列，并将结果连接回原始DataFrame。
out = (
df.join(
other=[
make_pairs(df=df, col="B_m"),
make_pairs(df=df, col="B_n"),
],
)
# Drop the unneeded columns.
.drop(columns=["B_m", "B_n"])
)
print(out)输出：
Group A_x A_y B_m1 B_m2 B_n1 B_n2 0 0 4 9 8 7 -10 5 0 0 4 9 8 7 -10 2 0 0 4 9 8 7 5 2 0 0 4 9 8 3 -10 5 0 0 4 9 8 3 -10 2 0 0 4 9 8 3 5 2 0 0 4 9 7 3 -10 5 0 0 4 9 7 3 -10 2 0 0 4 9 7 3 5 2 1 0 1 2 8 7 -10 5 1 0 1 2 8 7 -10 2 1 0 1 2 8 7 5 2 1 0 1 2 8 3 -10 5 1 0 1 2 8 3 -10 2 1 0 1 2 8 3 5 2 1 0 1 2 7 3 -10 5 1 0 1 2 7 3 -10 2 1 0 1 2 7 3 5 2 2 1 3 3 1 2 -5 1
总结
本教程展示了如何使用itertools.combinations和Pandas的explode和join操作，将DataFrame中包含数组的列展开为新的行，并将数组元素两两组合。这种方法在数据处理和分析中非常有用，可以帮助我们更好地理解和利用数据。
