Pandas 2.2 中文官方教程和指南（二十）
按组分组：分割-应用-合并
通过“按组”我们指的是涉及以下一个或多个步骤的过程：
根据某些标准将数据分成组。
应用一个函数到每个组独立地。
合并结果到数据结构中。
在这些中，分割步骤是最直接的。在应用步骤中，我们可能希望执行以下操作之一：
聚合：为每个组计算摘要统计信息（或统计信息）。一些例子：
- 计算组的总和或均值。
- 计算组大小/计数。
转换：执行一些组特定的计算并返回一个类似索引的对象。一些例子：
- 在组内标准化数据（zscore）。
- 使用从每个组派生的值填充组内的 NAs。
过滤：根据按组计算的结果为 True 或 False 来丢弃一些组。一些例子：
- 丢弃属于只有少数成员的组的数据。
- 根据组总和或均值筛选数据。
这些操作中的许多是在 GroupBy 对象上定义的。这些操作类似于聚合 API、窗口 API 和重采样 API 的操作。
可能某个操作不属于这些类别之一，或是它们的某种组合。在这种情况下，可能可以使用 GroupBy 的apply方法来计算操作。该方法将检查应用步骤的结果，并尝试将它们合理地组合成单个结果，如果它不适合上述三个类别之一。
注意
使用内置的 GroupBy 操作将一个操作分成多个步骤，比使用带有用户定义的 Python 函数的apply方法更有效。
GroupBy 这个名字对于那些使用过基于 SQL 的工具（或itertools）的人应该很熟悉，你可以编写类似以下代码：
SELECT Column1, Column2, mean(Column3), sum(Column4)
FROM SomeTable
GROUP BY Column1, Column2
我们的目标是使像这样的操作自然且易于使用 pandas 表达。我们将讨论 GroupBy 功能的每���领域，然后提供一些非平凡的例子/用例。
查看食谱以获取一些高级策略。
将对象分成组
分组的抽象定义是提供标签到组名的映射。要创建一个 GroupBy 对象（稍后会详细介绍 GroupBy 对象），您可以执行以下操作：
In [1]: speeds = pd.DataFrame(
...: [
...: ("bird", "Falconiformes", 389.0),
...: ("bird", "Psittaciformes", 24.0),
...: ("mammal", "Carnivora", 80.2),
...: ("mammal", "Primates", np.nan),
...: ("mammal", "Carnivora", 58),
...: ],
...: index=["falcon", "parrot", "lion", "monkey", "leopard"],
...: columns=("class", "order", "max_speed"),
...: )
...:
In [2]: speeds
Out[2]:
class order max_speed
falcon bird Falconiformes 389.0
parrot bird Psittaciformes 24.0
lion mammal Carnivora 80.2
monkey mammal Primates NaN
leopard mammal Carnivora 58.0
In [3]: grouped = speeds.groupby("class")
In [4]: grouped = speeds.groupby(["class", "order"])
映射可以以多种不同的方式指定：
一个 Python 函数，用于对每个索引标签进行调用。
与索引长度相同的列表或 NumPy 数组。
一个字典或
Series，提供标签 -> 组名的映射。对于
DataFrame对象，需要一个字符串，指示要用于分组的列名或索引级别名称。上述任何一种事物的列表。
我们将分组对象统称为键。例如，考虑以下DataFrame：
注意
传递给groupby的字符串可以是列名，也可以是索引级别。如果一个字符串同时匹配列名和索引级别名称，将引发ValueError。
In [5]: df = pd.DataFrame(
...: {
...: "A": ["foo", "bar", "foo", "bar", "foo", "bar", "foo", "foo"],
...: "B": ["one", "one", "two", "three", "two", "two", "one", "three"],
...: "C": np.random.randn(8),
...: "D": np.random.randn(8),
...: }
...: )
...:
In [6]: df
Out[6]:
A B C D
0 foo one 0.469112 -0.861849
1 bar one -0.282863 -2.104569
2 foo two -1.509059 -0.494929
3 bar three -1.135632 1.071804
4 foo two 1.212112 0.721555
5 bar two -0.173215 -0.706771
6 foo one 0.119209 -1.039575
7 foo three -1.044236 0.271860
在 DataFrame 上，通过调用groupby()我们可以获得一个 GroupBy 对象。此方法返回一个pandas.api.typing.DataFrameGroupBy实例。我们可以自然地按照A或B列，或两者进行分组：
In [7]: grouped = df.groupby("A")
In [8]: grouped = df.groupby("B")
In [9]: grouped = df.groupby(["A", "B"])
注意
df.groupby('A')只是df.groupby(df['A'])的语法糖。
如果我们还在列A和B上有一个 MultiIndex，我们可以按照除指定列之外的所有列进行分组：
In [10]: df2 = df.set_index(["A", "B"])
In [11]: grouped = df2.groupby(level=df2.index.names.difference(["B"]))
In [12]: grouped.sum()
Out[12]:
C D
A
bar -1.591710 -1.739537
foo -0.752861 -1.402938
上述 GroupBy 将根据其索引（行）拆分 DataFrame。要按列拆分，请先进行转置：
In [13]: def get_letter_type(letter):
....: if letter.lower() in 'aeiou':
....: return 'vowel'
....: else:
....: return 'consonant'
....:
In [14]: grouped = df.T.groupby(get_letter_type)
pandas Index对象支持重复值。如果在 groupby 操作中使用非唯一索引作为组键，则相同索引值的所有值将被视为一个组，因此聚合函数的输出将仅包含唯一索引值：
In [15]: index = [1, 2, 3, 1, 2, 3]
In [16]: s = pd.Series([1, 2, 3, 10, 20, 30], index=index)
In [17]: s
Out[17]:
1 1
2 2
3 3
1 10
2 20
3 30
dtype: int64
In [18]: grouped = s.groupby(level=0)
In [19]: grouped.first()
Out[19]:
1 1
2 2
3 3
dtype: int64
In [20]: grouped.last()
Out[20]:
1 10
2 20
3 30
dtype: int64
In [21]: grouped.sum()
Out[21]:
1 11
2 22
3 33
dtype: int64
注意，直到需要为止才会发生分割。创建 GroupBy 对象仅验证您是否传递了有效的映射。
注意
许多种复杂的数据操作可以用 GroupBy 操作来表达（尽管不能保证是最有效的实现）。您可以通过标签映射函数进行创造性的操作。
GroupBy 排序
默认情况下，在groupby操作期间对组键进行排序。但是，您可以传递sort=False以实现潜在的加速。使用sort=False时，组键之间的顺序遵循键在原始数据框中出现的顺序：
In [22]: df2 = pd.DataFrame({"X": ["B", "B", "A", "A"], "Y": [1, 2, 3, 4]})
In [23]: df2.groupby(["X"]).sum()
Out[23]:
Y
X
A 7
B 3
In [24]: df2.groupby(["X"], sort=False).sum()
Out[24]:
Y
X
B 3
A 7
注意，groupby将保留每个组内排序的观测顺序。例如，下面通过groupby()创建的组按照它们在原始DataFrame中出现的顺序排列：
In [25]: df3 = pd.DataFrame({"X": ["A", "B", "A", "B"], "Y": [1, 4, 3, 2]})
In [26]: df3.groupby("X").get_group("A")
Out[26]:
X Y
0 A 1
2 A 3
In [27]: df3.groupby(["X"]).get_group(("B",))
Out[27]:
X Y
1 B 4
3 B 2
GroupBy dropna
默认情况下，在groupby操作期间，将排除NA值作为组键。但是，如果您想要在组键中包含NA值，可以传递dropna=False来实现。
In [28]: df_list = [[1, 2, 3], [1, None, 4], [2, 1, 3], [1, 2, 2]]
In [29]: df_dropna = pd.DataFrame(df_list, columns=["a", "b", "c"])
In [30]: df_dropna
Out[30]:
a b c
0 1 2.0 3
1 1 NaN 4
2 2 1.0 3
3 1 2.0 2
# Default ``dropna`` is set to True, which will exclude NaNs in keys
In [31]: df_dropna.groupby(by=["b"], dropna=True).sum()
Out[31]:
a c
b
1.0 2 3
2.0 2 5
# In order to allow NaN in keys, set ``dropna`` to False
In [32]: df_dropna.groupby(by=["b"], dropna=False).sum()
Out[32]:
a c
b
1.0 2 3
2.0 2 5
NaN 1 4
dropna参数的默认设置是True，这意味着NA不包括在组键中。 ### GroupBy 对象属性
groups属性是一个字典，其键是计算出的唯一组，相应的值是属于每个组的轴标签。在上面的示例中，我们有：
In [33]: df.groupby("A").groups
Out[33]: {'bar': [1, 3, 5], 'foo': [0, 2, 4, 6, 7]}
In [34]: df.T.groupby(get_letter_type).groups
Out[34]: {'consonant': ['B', 'C', 'D'], 'vowel': ['A']}
对 GroupBy 对象调用标准的 Python len函数将返回组的数量，这与groups字典的长度相同：
In [35]: grouped = df.groupby(["A", "B"])
In [36]: grouped.groups
Out[36]: {('bar', 'one'): [1], ('bar', 'three'): [3], ('bar', 'two'): [5], ('foo', 'one'): [0, 6], ('foo', 'three'): [7], ('foo', 'two'): [2, 4]}
In [37]: len(grouped)
Out[37]: 6
GroupBy将为列名、GroupBy 操作和其他属性提供制表完成：
In [38]: n = 10
In [39]: weight = np.random.normal(166, 20, size=n)
In [40]: height = np.random.normal(60, 10, size=n)
In [41]: time = pd.date_range("1/1/2000", periods=n)
In [42]: gender = np.random.choice(["male", "female"], size=n)
In [43]: df = pd.DataFrame(
....: {"height": height, "weight": weight, "gender": gender}, index=time
....: )
....:
In [44]: df
Out[44]:
height weight gender
2000-01-01 42.849980 157.500553 male
2000-01-02 49.607315 177.340407 male
2000-01-03 56.293531 171.524640 male
2000-01-04 48.421077 144.251986 female
2000-01-05 46.556882 152.526206 male
2000-01-06 68.448851 168.272968 female
2000-01-07 70.757698 136.431469 male
2000-01-08 58.909500 176.499753 female
2000-01-09 76.435631 174.094104 female
2000-01-10 45.306120 177.540920 male
In [45]: gb = df.groupby("gender")
In [46]: gb.<TAB> # noqa: E225, E999
gb.agg gb.boxplot gb.cummin gb.describe gb.filter gb.get_group gb.height gb.last gb.median gb.ngroups gb.plot gb.rank gb.std gb.transform
gb.aggregate gb.count gb.cumprod gb.dtype gb.first gb.groups gb.hist gb.max gb.min gb.nth gb.prod gb.resample gb.sum gb.var
gb.apply gb.cummax gb.cumsum gb.fillna gb.gender gb.head gb.indices gb.mean gb.name gb.ohlc gb.quantile gb.size gb.tail gb.weight
```### 带有多重索引的 GroupBy
使用 层次化索引数据，按层次结构的一个级别进行分组非常自然。
让我们创建一个具有两级 `MultiIndex` 的 Series。
```py
In [47]: arrays = [
....: ["bar", "bar", "baz", "baz", "foo", "foo", "qux", "qux"],
....: ["one", "two", "one", "two", "one", "two", "one", "two"],
....: ]
....:
In [48]: index = pd.MultiIndex.from_arrays(arrays, names=["first", "second"])
In [49]: s = pd.Series(np.random.randn(8), index=index)
In [50]: s
Out[50]:
first second
bar one -0.919854
two -0.042379
baz one 1.247642
two -0.009920
foo one 0.290213
two 0.495767
qux one 0.362949
two 1.548106
dtype: float64
然后，我们可以按 s 中的一个级别进行分组。
In [51]: grouped = s.groupby(level=0)
In [52]: grouped.sum()
Out[52]:
first
bar -0.962232
baz 1.237723
foo 0.785980
qux 1.911055
dtype: float64
如果 MultiIndex 指定了名称，则可以直接将这些名称传递而不是级别号：
In [53]: s.groupby(level="second").sum()
Out[53]:
second
one 0.980950
two 1.991575
dtype: float64
支持具有多级别的分组。
In [54]: arrays = [
....: ["bar", "bar", "baz", "baz", "foo", "foo", "qux", "qux"],
....: ["doo", "doo", "bee", "bee", "bop", "bop", "bop", "bop"],
....: ["one", "two", "one", "two", "one", "two", "one", "two"],
....: ]
....:
In [55]: index = pd.MultiIndex.from_arrays(arrays, names=["first", "second", "third"])
In [56]: s = pd.Series(np.random.randn(8), index=index)
In [57]: s
Out[57]:
first second third
bar doo one -1.131345
two -0.089329
baz bee one 0.337863
two -0.945867
foo bop one -0.932132
two 1.956030
qux bop one 0.017587
two -0.016692
dtype: float64
In [58]: s.groupby(level=["first", "second"]).sum()
Out[58]:
first second
bar doo -1.220674
baz bee -0.608004
foo bop 1.023898
qux bop 0.000895
dtype: float64
索引级别名称可以作为键提供。
In [59]: s.groupby(["first", "second"]).sum()
Out[59]:
first second
bar doo -1.220674
baz bee -0.608004
foo bop 1.023898
qux bop 0.000895
dtype: float64
更多关于 sum 函数和聚合的信息稍后。
使用 Index 级别和列分组的 DataFrame
可以通过列和索引级别的组合对 DataFrame 进行分组。您可以同时指定列名和索引名，或者使用 Grouper。
让我们首先创建一个带有 MultiIndex 的 DataFrame：
In [60]: arrays = [
....: ["bar", "bar", "baz", "baz", "foo", "foo", "qux", "qux"],
....: ["one", "two", "one", "two", "one", "two", "one", "two"],
....: ]
....:
In [61]: index = pd.MultiIndex.from_arrays(arrays, names=["first", "second"])
In [62]: df = pd.DataFrame({"A": [1, 1, 1, 1, 2, 2, 3, 3], "B": np.arange(8)}, index=index)
In [63]: df
Out[63]:
A B
first second
bar one 1 0
two 1 1
baz one 1 2
two 1 3
foo one 2 4
two 2 5
qux one 3 6
two 3 7
然后我们将 df 按 second 索引级别和 A 列分组。
In [64]: df.groupby([pd.Grouper(level=1), "A"]).sum()
Out[64]:
B
second A
one 1 2
2 4
3 6
two 1 4
2 5
3 7
索引级别也可以通过名称指定。
In [65]: df.groupby([pd.Grouper(level="second"), "A"]).sum()
Out[65]:
B
second A
one 1 2
2 4
3 6
two 1 4
2 5
3 7
索引级别名称可以直接作为键传递给 groupby。
In [66]: df.groupby(["second", "A"]).sum()
Out[66]:
B
second A
one 1 2
2 4
3 6
two 1 4
2 5
3 7
在 GroupBy 中的 DataFrame 列选择
从 DataFrame 创建 GroupBy 对象后，您可能希望针对每列执行不同的操作。因此，通过在 GroupBy 对象上使用 []，方式类似于从 DataFrame 获取列的方式，您可以执行以下操作：
In [67]: df = pd.DataFrame(
....: {
....: "A": ["foo", "bar", "foo", "bar", "foo", "bar", "foo", "foo"],
....: "B": ["one", "one", "two", "three", "two", "two", "one", "three"],
....: "C": np.random.randn(8),
....: "D": np.random.randn(8),
....: }
....: )
....:
In [68]: df
Out[68]:
A B C D
0 foo one -0.575247 1.346061
1 bar one 0.254161 1.511763
2 foo two -1.143704 1.627081
3 bar three 0.215897 -0.990582
4 foo two 1.193555 -0.441652
5 bar two -0.077118 1.211526
6 foo one -0.408530 0.268520
7 foo three -0.862495 0.024580
In [69]: grouped = df.groupby(["A"])
In [70]: grouped_C = grouped["C"]
In [71]: grouped_D = grouped["D"]
这主要是对另一种方式的语法糖，后者要冗长得多：
In [72]: df["C"].groupby(df["A"])
Out[72]: <pandas.core.groupby.generic.SeriesGroupBy object at 0x7ff2cef1c730>
此外，该方法避免了重新计算从传递的键派生的内部分组信息。
如果您想要对它们进行操作，还可以包括分组列。
In [73]: grouped[["A", "B"]].sum()
Out[73]:
A B
A
bar barbarbar onethreetwo
foo foofoofoofoofoo onetwotwoonethree
```## 遍历分组
拥有 GroupBy 对象后，通过分组的数据进行迭代是非常自然的，并且功能类似于 [`itertools.groupby()`](https://docs.python.org/3/library/itertools.html#itertools.groupby "(在 Python v3.12 中)"):
```py
In [74]: grouped = df.groupby('A')
In [75]: for name, group in grouped:
....: print(name)
....: print(group)
....:
bar
A B C D
1 bar one 0.254161 1.511763
3 bar three 0.215897 -0.990582
5 bar two -0.077118 1.211526
foo
A B C D
0 foo one -0.575247 1.346061
2 foo two -1.143704 1.627081
4 foo two 1.193555 -0.441652
6 foo one -0.408530 0.268520
7 foo three -0.862495 0.024580
在按多个键进行分组的情况下，组名将是一个元组：
In [76]: for name, group in df.groupby(['A', 'B']):
....: print(name)
....: print(group)
....:
('bar', 'one')
A B C D
1 bar one 0.254161 1.511763
('bar', 'three')
A B C D
3 bar three 0.215897 -0.990582
('bar', 'two')
A B C D
5 bar two -0.077118 1.211526
('foo', 'one')
A B C D
0 foo one -0.575247 1.346061
6 foo one -0.408530 0.268520
('foo', 'three')
A B C D
7 foo three -0.862495 0.02458
('foo', 'two')
A B C D
2 foo two -1.143704 1.627081
4 foo two 1.193555 -0.441652
参见 遍历分组。
选择一个组
可以使用 DataFrameGroupBy.get_group() 选择单个组：
In [77]: grouped.get_group("bar")
Out[77]:
A B C D
1 bar one 0.254161 1.511763
3 bar three 0.215897 -0.990582
5 bar two -0.077118 1.211526
或者针对在多列上分组的对象：
In [78]: df.groupby(["A", "B"]).get_group(("bar", "one"))
Out[78]:
A B C D
1 bar one 0.254161 1.511763
聚合
聚合是一种减少分组对象维度的 GroupBy 操作。聚合的结果是，或者至少被视为，每列在一个组中的标量值。例如，生成一组值中每列的总和。
In [79]: animals = pd.DataFrame(
....: {
....: "kind": ["cat", "dog", "cat", "dog"],
....: "height": [9.1, 6.0, 9.5, 34.0],
....: "weight": [7.9, 7.5, 9.9, 198.0],
....: }
....: )
....:
In [80]: animals
Out[80]:
kind height weight
0 cat 9.1 7.9
1 dog 6.0 7.5
2 cat 9.5 9.9
3 dog 34.0 198.0
In [81]: animals.groupby("kind").sum()
Out[81]:
height weight
kind
cat 18.6 17.8
dog 40.0 205.5
在结果中，默认情况下，组的键出现在索引中。通过传递 as_index=False，可以将它们包含在列中。
In [82]: animals.groupby("kind", as_index=False).sum()
Out[82]:
kind height weight
0 cat 18.6 17.8
1 dog 40.0 205.5
内置聚合方法
许多常见的聚合内置到 GroupBy 对象中作为方法。在下面列出的方法中，带有 * 的方法 没有 一个高效的、GroupBy 特定的实现。
| 方法 | 描述 |
|---|---|
any() |
计算组中是否有任何真值 |
all() |
计算组中所有值是否都为真值 |
count() |
计算组中非 NA 值的数量 |
cov() * |
计算组的协方差 |
first() |
计算每个组中首次出现的值 |
idxmax() |
计算每个组中最大值的索引 |
idxmin() |
计算每个组中最小值的索引 |
last() |
计算每个组中最后出现的值 |
max() |
计算每个组的最大值 |
mean() |
计算每个组的平均值 |
median() |
计算每个组的中位数 |
min() |
计算每个组的最小值 |
nunique() |
计算每个组中唯一值的数量 |
prod() |
计算每个组中值的乘积 |
quantile() |
计算每个组中值的给定分位数 |
sem() |
计算每个组中值的均值标准误差 |
size() |
计算每个组中值的数量 |
skew() * |
计算每个组中值的偏度 |
std() |
计算每个组中值的标准偏差 |
sum() |
计算每个组中值的总和 |
var() |
计算每个组中值的方差 |
一些示例：
In [83]: df.groupby("A")[["C", "D"]].max()
Out[83]:
C D
A
bar 0.254161 1.511763
foo 1.193555 1.627081
In [84]: df.groupby(["A", "B"]).mean()
Out[84]:
C D
A B
bar one 0.254161 1.511763
three 0.215897 -0.990582
two -0.077118 1.211526
foo one -0.491888 0.807291
three -0.862495 0.024580
two 0.024925 0.592714
另一个聚合示例是计算每个组的大小。这包含在 GroupBy 中作为size方法。它返回一个 Series，其索引由组名组成，值是每个组的大小。
In [85]: grouped = df.groupby(["A", "B"])
In [86]: grouped.size()
Out[86]:
A B
bar one 1
three 1
two 1
foo one 2
three 1
two 2
dtype: int64
虽然DataFrameGroupBy.describe()方法本身不是一个约简函数，但它可以方便地生成关于每个组的摘要统计信息的集合。
In [87]: grouped.describe()
Out[87]:
C ... D
count mean std ... 50% 75% max
A B ...
bar one 1.0 0.254161 NaN ... 1.511763 1.511763 1.511763
three 1.0 0.215897 NaN ... -0.990582 -0.990582 -0.990582
two 1.0 -0.077118 NaN ... 1.211526 1.211526 1.211526
foo one 2.0 -0.491888 0.117887 ... 0.807291 1.076676 1.346061
three 1.0 -0.862495 NaN ... 0.024580 0.024580 0.024580
two 2.0 0.024925 1.652692 ... 0.592714 1.109898 1.627081
[6 rows x 16 columns]
另一个聚合示例是计算每个组的唯一值数量。这类似于DataFrameGroupBy.value_counts()函数，不同之处在于它只计算唯一值的数量。
In [88]: ll = [['foo', 1], ['foo', 2], ['foo', 2], ['bar', 1], ['bar', 1]]
In [89]: df4 = pd.DataFrame(ll, columns=["A", "B"])
In [90]: df4
Out[90]:
A B
0 foo 1
1 foo 2
2 foo 2
3 bar 1
4 bar 1
In [91]: df4.groupby("A")["B"].nunique()
Out[91]:
A
bar 1
foo 2
Name: B, dtype: int64
注意
聚合函数不会在as_index=True（默认情况下）时返回您正在聚合的组作为命名列，分组的列将是返回对象的索引。
传递as_index=False 将 返回您正在聚合的分组作为命名列，而不管它们在输入中是命名索引还是列。### aggregate() 方法
注意
aggregate() 方法可以接受许多不同类型的输入。本节详细介绍了使用字符串别名进行各种 GroupBy 方法的其他输入详细信息，请参见下文各节。
任何 pandas 实现的缩减方法都可以作为字符串传递给aggregate()。鼓励用户使用简写形式agg。它将像调用相应的方法一样运行。
In [92]: grouped = df.groupby("A")
In [93]: grouped[["C", "D"]].aggregate("sum")
Out[93]:
C D
A
bar 0.392940 1.732707
foo -1.796421 2.824590
In [94]: grouped = df.groupby(["A", "B"])
In [95]: grouped.agg("sum")
Out[95]:
C D
A B
bar one 0.254161 1.511763
three 0.215897 -0.990582
two -0.077118 1.211526
foo one -0.983776 1.614581
three -0.862495 0.024580
two 0.049851 1.185429
聚合的结果将使用组名作为新索引。在多个键的情况下，默认情况下结果是一个 MultiIndex。如上所述，这可以通过使用as_index选项进行更改：
In [96]: grouped = df.groupby(["A", "B"], as_index=False)
In [97]: grouped.agg("sum")
Out[97]:
A B C D
0 bar one 0.254161 1.511763
1 bar three 0.215897 -0.990582
2 bar two -0.077118 1.211526
3 foo one -0.983776 1.614581
4 foo three -0.862495 0.024580
5 foo two 0.049851 1.185429
In [98]: df.groupby("A", as_index=False)[["C", "D"]].agg("sum")
Out[98]:
A C D
0 bar 0.392940 1.732707
1 foo -1.796421 2.824590
请注意，您可以使用DataFrame.reset_index() DataFrame 函数来达到与列名存储在结果MultiIndex中相同的结果，尽管这将多做一次复制。
In [99]: df.groupby(["A", "B"]).agg("sum").reset_index()
Out[99]:
A B C D
0 bar one 0.254161 1.511763
1 bar three 0.215897 -0.990582
2 bar two -0.077118 1.211526
3 foo one -0.983776 1.614581
4 foo three -0.862495 0.024580
5 foo two 0.049851 1.185429
```### 使用自定义函数进行聚合
用户还可以为自定义聚合提供自己的用户定义函数（UDFs）。
警告
使用 UDF 进行聚合时，UDF 不应更改提供的`Series`。有关更多信息，请参见使用用户定义函数（UDF）方法进行突变。
注意
使用 UDF 进行聚合通常不如在 GroupBy 上使用 pandas 内置方法高效。考虑将复杂操作分解为一系列使用内置方法的操作链。
```py
In [100]: animals
Out[100]:
kind height weight
0 cat 9.1 7.9
1 dog 6.0 7.5
2 cat 9.5 9.9
3 dog 34.0 198.0
In [101]: animals.groupby("kind")[["height"]].agg(lambda x: set(x))
Out[101]:
height
kind
cat {9.1, 9.5}
dog {34.0, 6.0}
结果的 dtype 将反映聚合函数的 dtype。如果不同组的结果具有不同的 dtype，则将以与DataFrame构造相同的方式确定通用 dtype。
In [102]: animals.groupby("kind")[["height"]].agg(lambda x: x.astype(int).sum())
Out[102]:
height
kind
cat 18
dog 40
```### 同时应用多个函数
在分组的`Series`上，你可以传递一个函数列表或字典给`SeriesGroupBy.agg()`，输出一个 DataFrame：
```py
In [103]: grouped = df.groupby("A")
In [104]: grouped["C"].agg(["sum", "mean", "std"])
Out[104]:
sum mean std
A
bar 0.392940 0.130980 0.181231
foo -1.796421 -0.359284 0.912265
在分组的DataFrame上，你可以传递一个函数列表给DataFrameGroupBy.agg()以聚合每一列，这将产生一个带有分层列索引的聚合结果：
In [105]: grouped[["C", "D"]].agg(["sum", "mean", "std"])
Out[105]:
C D
sum mean std sum mean std
A
bar 0.392940 0.130980 0.181231 1.732707 0.577569 1.366330
foo -1.796421 -0.359284 0.912265 2.824590 0.564918 0.884785
结果的聚合将以函数本身命名。如果需要重命名，则可以为Series添加一个链接操作，像这样：
In [106]: (
.....: grouped["C"]
.....: .agg(["sum", "mean", "std"])
.....: .rename(columns={"sum": "foo", "mean": "bar", "std": "baz"})
.....: )
.....:
Out[106]:
foo bar baz
A
bar 0.392940 0.130980 0.181231
foo -1.796421 -0.359284 0.912265
对于分组的DataFrame，您可以以类似的方式重命名：
In [107]: (
.....: grouped[["C", "D"]].agg(["sum", "mean", "std"]).rename(
.....: columns={"sum": "foo", "mean": "bar", "std": "baz"}
.....: )
.....: )
.....:
Out[107]:
C D
foo bar baz foo bar baz
A
bar 0.392940 0.130980 0.181231 1.732707 0.577569 1.366330
foo -1.796421 -0.359284 0.912265 2.824590 0.564918 0.884785
注意
通常情况下，输出列名应该是唯一的，但 pandas 允许你将相同函数（或两个同名函数）应用于同一列。
In [108]: grouped["C"].agg(["sum", "sum"])
Out[108]:
sum sum
A
bar 0.392940 0.392940
foo -1.796421 -1.796421
pandas 也允许你提供多个 lambda 函数。在这种情况下，pandas 会篡改（无名）lambda 函数的名称，对每个后续 lambda 函数追加 _<i>。
In [109]: grouped["C"].agg([lambda x: x.max() - x.min(), lambda x: x.median() - x.mean()])
Out[109]:
<lambda_0> <lambda_1>
A
bar 0.331279 0.084917
foo 2.337259 -0.215962
```### 命名聚合
为了支持具有对输出列名的控制的特定列聚合，pandas 接受在 `DataFrameGroupBy.agg()` 和 `SeriesGroupBy.agg()` 中的特殊语法，称为“命名聚合”，其中
+ 关键字是 *输出* 列名
+ 这些值是元组，第一个元素是要选择的列，第二个元素是要应用于该列的聚合函数。pandas 提供了带有字段 `['column', 'aggfunc']` 的 `NamedAgg` 命名元组，以使参数更清晰。通常情况下，聚合可以是可调用对象或字符串别名。
```py
In [110]: animals
Out[110]:
kind height weight
0 cat 9.1 7.9
1 dog 6.0 7.5
2 cat 9.5 9.9
3 dog 34.0 198.0
In [111]: animals.groupby("kind").agg(
.....: min_height=pd.NamedAgg(column="height", aggfunc="min"),
.....: max_height=pd.NamedAgg(column="height", aggfunc="max"),
.....: average_weight=pd.NamedAgg(column="weight", aggfunc="mean"),
.....: )
.....:
Out[111]:
min_height max_height average_weight
kind
cat 9.1 9.5 8.90
dog 6.0 34.0 102.75
NamedAgg 就是一个 namedtuple。普通元组也是允许的。
In [112]: animals.groupby("kind").agg(
.....: min_height=("height", "min"),
.....: max_height=("height", "max"),
.....: average_weight=("weight", "mean"),
.....: )
.....:
Out[112]:
min_height max_height average_weight
kind
cat 9.1 9.5 8.90
dog 6.0 34.0 102.75
如果你想要的列名不是有效的 Python 关键字，构造一个字典并解包关键字参数
In [113]: animals.groupby("kind").agg(
.....: **{
.....: "total weight": pd.NamedAgg(column="weight", aggfunc="sum")
.....: }
.....: )
.....:
Out[113]:
total weight
kind
cat 17.8
dog 205.5
在使用命名聚合时，额外的关键字参数不会传递给聚合函数；只有 (column, aggfunc) 对应的键值对应该作为 **kwargs 传递。如果你的聚合函数需要额外的参数，可以使用 functools.partial() 部分应用它们。
命名聚合对于 Series 分组聚合也是有效的。在这种情况下，没有列选择，所以值只是函数。
In [114]: animals.groupby("kind").height.agg(
.....: min_height="min",
.....: max_height="max",
.....: )
.....:
Out[114]:
min_height max_height
kind
cat 9.1 9.5
dog 6.0 34.0
对 DataFrame 列应用不同函数
通过将字典传递给 aggregate，你可以对 DataFrame 的列应用不同的聚合函数：
In [115]: grouped.agg({"C": "sum", "D": lambda x: np.std(x, ddof=1)})
Out[115]:
C D
A
bar 0.392940 1.366330
foo -1.796421 0.884785
函数名称也可以是字符串。为了使字符串有效，它必须在 GroupBy 上实现：
In [116]: grouped.agg({"C": "sum", "D": "std"})
Out[116]:
C D
A
bar 0.392940 1.366330
foo -1.796421 0.884785
```## 转换
转换是一个 GroupBy 操作，其结果与被分组的对象索引相同。常见示例包括 `cumsum()` 和 `diff()`。
```py
In [117]: speeds
Out[117]:
class order max_speed
falcon bird Falconiformes 389.0
parrot bird Psittaciformes 24.0
lion mammal Carnivora 80.2
monkey mammal Primates NaN
leopard mammal Carnivora 58.0
In [118]: grouped = speeds.groupby("class")["max_speed"]
In [119]: grouped.cumsum()
Out[119]:
falcon 389.0
parrot 413.0
lion 80.2
monkey NaN
leopard 138.2
Name: max_speed, dtype: float64
In [120]: grouped.diff()
Out[120]:
falcon NaN
parrot -365.0
lion NaN
monkey NaN
leopard NaN
Name: max_speed, dtype: float64
与聚合不同，用于拆分原始对象的分组不包含在结果中。
注意
由于转换不包括用于拆分结果的分组，因此 DataFrame.groupby() 和 Series.groupby() 中的参数 as_index 和 sort 没有效果。
转换的常见用途是将结果添加回原始 DataFrame 中。
In [121]: result = speeds.copy()
In [122]: result["cumsum"] = grouped.cumsum()
In [123]: result["diff"] = grouped.diff()
In [124]: result
Out[124]:
class order max_speed cumsum diff
falcon bird Falconiformes 389.0 389.0 NaN
parrot bird Psittaciformes 24.0 413.0 -365.0
lion mammal Carnivora 80.2 80.2 NaN
monkey mammal Primates NaN NaN NaN
leopard mammal Carnivora 58.0 138.2 NaN
内置转换方法
GroupBy 上的以下方法作为转换操作。
| 方法 | 描述 |
|---|---|
bfill() |
在每个组内向后填充 NA 值 |
cumcount() |
计算每个组内的累积计数 |
cummax() |
计算每个组内的累积最大值 |
cummin() |
计算每个组内的累积最小值 |
cumprod() |
计算每个组内的累积乘积 |
cumsum() |
计算每个组内的累积总和 |
diff() |
计算每个组内相邻值之间的差异 |
ffill() |
在每个组内填充 NA 值 |
pct_change() |
计算每个组内相邻值之间的百分比变化 |
rank() |
计算每个组内每个值的排名 |
shift() |
在每个组内上下移动值 |
此外，将任何内置聚合方法作为字符串传递给transform()（参见下一节）将在组内广播结果，产生转换后的结果。如果聚合方法有高效实现，这也将是高效的。
transform() 方法
与聚合方法类似，transform() 方法可以接受字符串别名，指向前一节中内置的转换方法。它也可以接受字符串别名，指向内置的聚合方法。当提供聚合方法时，结果将在组内广播。
In [125]: speeds
Out[125]:
class order max_speed
falcon bird Falconiformes 389.0
parrot bird Psittaciformes 24.0
lion mammal Carnivora 80.2
monkey mammal Primates NaN
leopard mammal Carnivora 58.0
In [126]: grouped = speeds.groupby("class")[["max_speed"]]
In [127]: grouped.transform("cumsum")
Out[127]:
max_speed
falcon 389.0
parrot 413.0
lion 80.2
monkey NaN
leopard 138.2
In [128]: grouped.transform("sum")
Out[128]:
max_speed
falcon 413.0
parrot 413.0
lion 138.2
monkey 138.2
leopard 138.2
除了字符串别名外，transform() 方法还可以接受用户定义的函数（UDFs）。UDF 必须：
返回的结果要么与组块的大小相同，要么可以广播到组块的大小（例如，标量，
grouped.transform(lambda x: x.iloc[-1])）。在组块上逐列操作。使用 chunk.apply 对第一组块应用转换。
不要在组块上执行原位操作。组块应被视为不可变的，对组块的更改可能会产生意外结果。查看使用用户定义函数（UDF）方法进行变异获取更多信息。
（可选）一次操作整个组块的所有列。如果支持此操作，将从第二块开始使用快速路径。
注意
通过提供 UDF 给 transform 进行转换通常比在 GroupBy 上使用内置方法性能较差。考虑将复杂操作拆分为一系列利用内置方法的操作。
本节中的所有示例都可以通过调用内置方法而不是使用 UDFs 来提高性能。查看下面的示例。
从版本 2.0.0 开始更改：当在分组的 DataFrame 上使用 .transform 并且转换函数返回一个 DataFrame 时，pandas 现在会将结果的索引与输入的索引对齐。您可以在转换函数内部调用 .to_numpy() 来避免对齐。
与聚合方法类似，结果的数据类型将反映转换函数的数据类型。如果不同组的结果具有不同的数据类型，则将以与 DataFrame 构造相同的方式确定公共数据类型。
假设我们希望在每个组内标准化数据：
In [129]: index = pd.date_range("10/1/1999", periods=1100)
In [130]: ts = pd.Series(np.random.normal(0.5, 2, 1100), index)
In [131]: ts = ts.rolling(window=100, min_periods=100).mean().dropna()
In [132]: ts.head()
Out[132]:
2000-01-08 0.779333
2000-01-09 0.778852
2000-01-10 0.786476
2000-01-11 0.782797
2000-01-12 0.798110
Freq: D, dtype: float64
In [133]: ts.tail()
Out[133]:
2002-09-30 0.660294
2002-10-01 0.631095
2002-10-02 0.673601
2002-10-03 0.709213
2002-10-04 0.719369
Freq: D, dtype: float64
In [134]: transformed = ts.groupby(lambda x: x.year).transform(
.....: lambda x: (x - x.mean()) / x.std()
.....: )
.....:
我们期望结果现在在每个组内具有均值为 0 和标准差为 1（浮点误差范围内），我们可以轻松检查：
# Original Data
In [135]: grouped = ts.groupby(lambda x: x.year)
In [136]: grouped.mean()
Out[136]:
2000 0.442441
2001 0.526246
2002 0.459365
dtype: float64
In [137]: grouped.std()
Out[137]:
2000 0.131752
2001 0.210945
2002 0.128753
dtype: float64
# Transformed Data
In [138]: grouped_trans = transformed.groupby(lambda x: x.year)
In [139]: grouped_trans.mean()
Out[139]:
2000 -4.870756e-16
2001 -1.545187e-16
2002 4.136282e-16
dtype: float64
In [140]: grouped_trans.std()
Out[140]:
2000 1.0
2001 1.0
2002 1.0
dtype: float64
我们还可以直观比较原始数据和转换后的数据集。
In [141]: compare = pd.DataFrame({"Original": ts, "Transformed": transformed})
In [142]: compare.plot()
Out[142]: <Axes: >
具有较低维度输出的转换函数将被广播以匹配输入数组的形状。
In [143]: ts.groupby(lambda x: x.year).transform(lambda x: x.max() - x.min())
Out[143]:
2000-01-08 0.623893
2000-01-09 0.623893
2000-01-10 0.623893
2000-01-11 0.623893
2000-01-12 0.623893
...
2002-09-30 0.558275
2002-10-01 0.558275
2002-10-02 0.558275
2002-10-03 0.558275
2002-10-04 0.558275
Freq: D, Length: 1001, dtype: float64
另一个常见的数据转换是用组均值替换缺失数据。
In [144]: cols = ["A", "B", "C"]
In [145]: values = np.random.randn(1000, 3)
In [146]: values[np.random.randint(0, 1000, 100), 0] = np.nan
In [147]: values[np.random.randint(0, 1000, 50), 1] = np.nan
In [148]: values[np.random.randint(0, 1000, 200), 2] = np.nan
In [149]: data_df = pd.DataFrame(values, columns=cols)
In [150]: data_df
Out[150]:
A B C
0 1.539708 -1.166480 0.533026
1 1.302092 -0.505754 NaN
2 -0.371983 1.104803 -0.651520
3 -1.309622 1.118697 -1.161657
4 -1.924296 0.396437 0.812436
.. ... ... ...
995 -0.093110 0.683847 -0.774753
996 -0.185043 1.438572 NaN
997 -0.394469 -0.642343 0.011374
998 -1.174126 1.857148 NaN
999 0.234564 0.517098 0.393534
[1000 rows x 3 columns]
In [151]: countries = np.array(["US", "UK", "GR", "JP"])
In [152]: key = countries[np.random.randint(0, 4, 1000)]
In [153]: grouped = data_df.groupby(key)
# Non-NA count in each group
In [154]: grouped.count()
Out[154]:
A B C
GR 209 217 189
JP 240 255 217
UK 216 231 193
US 239 250 217
In [155]: transformed = grouped.transform(lambda x: x.fillna(x.mean()))
我们可以验证转换后数据中组均值未发生变化，并且转换后数据不包含任何缺失值。
In [156]: grouped_trans = transformed.groupby(key)
In [157]: grouped.mean() # original group means
Out[157]:
A B C
GR -0.098371 -0.015420 0.068053
JP 0.069025 0.023100 -0.077324
UK 0.034069 -0.052580 -0.116525
US 0.058664 -0.020399 0.028603
In [158]: grouped_trans.mean() # transformation did not change group means
Out[158]:
A B C
GR -0.098371 -0.015420 0.068053
JP 0.069025 0.023100 -0.077324
UK 0.034069 -0.052580 -0.116525
US 0.058664 -0.020399 0.028603
In [159]: grouped.count() # original has some missing data points
Out[159]:
A B C
GR 209 217 189
JP 240 255 217
UK 216 231 193
US 239 250 217
In [160]: grouped_trans.count() # counts after transformation
Out[160]:
A B C
GR 228 228 228
JP 267 267 267
UK 247 247 247
US 258 258 258
In [161]: grouped_trans.size() # Verify non-NA count equals group size
Out[161]:
GR 228
JP 267
UK 247
US 258
dtype: int64
如上面的注意中所述，本节中的每个示例都可以使用内置方法更有效地计算。在下面的代码中，使用 UDF 的低效方法被注释掉，更快的替代方法出现在下面。
# result = ts.groupby(lambda x: x.year).transform(
# lambda x: (x - x.mean()) / x.std()
# )
In [162]: grouped = ts.groupby(lambda x: x.year)
In [163]: result = (ts - grouped.transform("mean")) / grouped.transform("std")
# result = ts.groupby(lambda x: x.year).transform(lambda x: x.max() - x.min())
In [164]: grouped = ts.groupby(lambda x: x.year)
In [165]: result = grouped.transform("max") - grouped.transform("min")
# grouped = data_df.groupby(key)
# result = grouped.transform(lambda x: x.fillna(x.mean()))
In [166]: grouped = data_df.groupby(key)
In [167]: result = data_df.fillna(grouped.transform("mean"))
```### 窗口和重采样操作
可以将 `resample()`、`expanding()` 和 `rolling()` 作为 groupby 的方法使用。
下面的示例将在列 B 的样本上应用 `rolling()` 方法，基于列 A 的组。
```py
In [168]: df_re = pd.DataFrame({"A": [1] * 10 + [5] * 10, "B": np.arange(20)})
In [169]: df_re
Out[169]:
A B
0 1 0
1 1 1
2 1 2
3 1 3
4 1 4
.. .. ..
15 5 15
16 5 16
17 5 17
18 5 18
19 5 19
[20 rows x 2 columns]
In [170]: df_re.groupby("A").rolling(4).B.mean()
Out[170]:
A
1 0 NaN
1 NaN
2 NaN
3 1.5
4 2.5
...
5 15 13.5
16 14.5
17 15.5
18 16.5
19 17.5
Name: B, Length: 20, dtype: float64
expanding() 方法将为每个特定组的所有成员累积给定操作（在示例中为 sum()）。
In [171]: df_re.groupby("A").expanding().sum()
Out[171]:
B
A
1 0 0.0
1 1.0
2 3.0
3 6.0
4 10.0
... ...
5 15 75.0
16 91.0
17 108.0
18 126.0
19 145.0
[20 rows x 1 columns]
假设您想要在数据框的每个组中使用 resample() 方法获得每日频率，并希望使用 ffill() 方法填充缺失值。
In [172]: df_re = pd.DataFrame(
.....: {
.....: "date": pd.date_range(start="2016-01-01", periods=4, freq="W"),
.....: "group": [1, 1, 2, 2],
.....: "val": [5, 6, 7, 8],
.....: }
.....: ).set_index("date")
.....:
In [173]: df_re
Out[173]:
group val
date
2016-01-03 1 5
2016-01-10 1 6
2016-01-17 2 7
2016-01-24 2 8
In [174]: df_re.groupby("group").resample("1D", include_groups=False).ffill()
Out[174]:
val
group date
1 2016-01-03 5
2016-01-04 5
2016-01-05 5
2016-01-06 5
2016-01-07 5
... ...
2 2016-01-20 7
2016-01-21 7
2016-01-22 7
2016-01-23 7
2016-01-24 8
[16 rows x 1 columns]
```## 过滤
过滤是一个 GroupBy 操作，它对原始分组对象进行子集化。它可以过滤掉整个组、部分组或两者。过滤返回调用对象的过滤版本，包括提供的分组列。在下面的示例中，`class` 包含在结果中。
```py
In [175]: speeds
Out[175]:
class order max_speed
falcon bird Falconiformes 389.0
parrot bird Psittaciformes 24.0
lion mammal Carnivora 80.2
monkey mammal Primates NaN
leopard mammal Carnivora 58.0
In [176]: speeds.groupby("class").nth(1)
Out[176]:
class order max_speed
parrot bird Psittaciformes 24.0
monkey mammal Primates NaN
注意
与聚合不同，过滤不会将组键添加到结果的索引中。因此，传递 as_index=False 或 sort=True 不会影响这些方法。
过滤将尊重对 GroupBy 对象列的子集。
In [177]: speeds.groupby("class")[["order", "max_speed"]].nth(1)
Out[177]:
order max_speed
parrot Psittaciformes 24.0
monkey Primates NaN
内置过滤
GroupBy 上的以下方法充当过滤。所有这些方法都有一个高效的、GroupBy 特定的实现。
| 方法 | 描述 |
|---|---|
head() |
选择每个组的前几行 |
nth() |
选择每个组的第 n 行 |
tail() |
选择每个组的底部行 |
用户还可以使用变换以及布尔索引在组内构建复杂的过滤。例如，假设我们有产品和其体积的组，并且希望将数据子集缩小到仅捕获每个组内总体积不超过 90%的最大产品。
In [178]: product_volumes = pd.DataFrame(
.....: {
.....: "group": list("xxxxyyy"),
.....: "product": list("abcdefg"),
.....: "volume": [10, 30, 20, 15, 40, 10, 20],
.....: }
.....: )
.....:
In [179]: product_volumes
Out[179]:
group product volume
0 x a 10
1 x b 30
2 x c 20
3 x d 15
4 y e 40
5 y f 10
6 y g 20
# Sort by volume to select the largest products first
In [180]: product_volumes = product_volumes.sort_values("volume", ascending=False)
In [181]: grouped = product_volumes.groupby("group")["volume"]
In [182]: cumpct = grouped.cumsum() / grouped.transform("sum")
In [183]: cumpct
Out[183]:
4 0.571429
1 0.400000
2 0.666667
6 0.857143
3 0.866667
0 1.000000
5 1.000000
Name: volume, dtype: float64
In [184]: significant_products = product_volumes[cumpct <= 0.9]
In [185]: significant_products.sort_values(["group", "product"])
Out[185]:
group product volume
1 x b 30
2 x c 20
3 x d 15
4 y e 40
6 y g 20
filter方法
注意
通过向filter提供用户定义函数（UDF）进行过滤通常比使用 GroupBy 上的内置方法性能较差。考虑将复杂操作分解为一系列利用内置方法的操作。
filter方法接受一个用户定义函数（UDF），当应用于整个组时，返回True或False。filter方法的结果是 UDF 返回True的组的子集。
假设我们只想取属于总和大于 2 的组的元素。
In [186]: sf = pd.Series([1, 1, 2, 3, 3, 3])
In [187]: sf.groupby(sf).filter(lambda x: x.sum() > 2)
Out[187]:
3 3
4 3
5 3
dtype: int64
另一个有用的操作是过滤出仅属于只有几个成员的组的元素。
In [188]: dff = pd.DataFrame({"A": np.arange(8), "B": list("aabbbbcc")})
In [189]: dff.groupby("B").filter(lambda x: len(x) > 2)
Out[189]:
A B
2 2 b
3 3 b
4 4 b
5 5 b
或者，而不是删除有问题的组，我们可以返回一个类似索引对象，其中未通过过滤器的组填充为 NaN。
In [190]: dff.groupby("B").filter(lambda x: len(x) > 2, dropna=False)
Out[190]:
A B
0 NaN NaN
1 NaN NaN
2 2.0 b
3 3.0 b
4 4.0 b
5 5.0 b
6 NaN NaN
7 NaN NaN
对于具有多列的数据框，过滤器应明确指定列作为过滤条件。
In [191]: dff["C"] = np.arange(8)
In [192]: dff.groupby("B").filter(lambda x: len(x["C"]) > 2)
Out[192]:
A B C
2 2 b 2
3 3 b 3
4 4 b 4
5 5 b 5
```## 灵活的`apply`
对于分组数据上的一些操作可能不适合于聚合、转换或过滤类别。对于这些情况，可以使用`apply`函数。
警告
`apply`必须尝试从结果中推断出它应该充当规约器、转换器*或*过滤器，具体取决于传递给它的内容。因此，分组列可能包含在输出中，也可能不包含。虽然它试图智能猜测如何行事，但有时可能猜错。
注意
本节中的所有示例都可以更可靠、更高效地使用其他 pandas 功能计算。
```py
In [193]: df
Out[193]:
A B C D
0 foo one -0.575247 1.346061
1 bar one 0.254161 1.511763
2 foo two -1.143704 1.627081
3 bar three 0.215897 -0.990582
4 foo two 1.193555 -0.441652
5 bar two -0.077118 1.211526
6 foo one -0.408530 0.268520
7 foo three -0.862495 0.024580
In [194]: grouped = df.groupby("A")
# could also just call .describe()
In [195]: grouped["C"].apply(lambda x: x.describe())
Out[195]:
A
bar count 3.000000
mean 0.130980
std 0.181231
min -0.077118
25% 0.069390
...
foo min -1.143704
25% -0.862495
50% -0.575247
75% -0.408530
max 1.193555
Name: C, Length: 16, dtype: float64
返回结果的维度也可能会改变：
In [196]: grouped = df.groupby('A')['C']
In [197]: def f(group):
.....: return pd.DataFrame({'original': group,
.....: 'demeaned': group - group.mean()})
.....:
In [198]: grouped.apply(f)
Out[198]:
original demeaned
A
bar 1 0.254161 0.123181
3 0.215897 0.084917
5 -0.077118 -0.208098
foo 0 -0.575247 -0.215962
2 -1.143704 -0.784420
4 1.193555 1.552839
6 -0.408530 -0.049245
7 -0.862495 -0.503211
Series 上的apply可以对来自应用函数的返回值本身为系列的值进行操作，并可能将结果上转换为数据框：
In [199]: def f(x):
.....: return pd.Series([x, x ** 2], index=["x", "x²"])
.....:
In [200]: s = pd.Series(np.random.rand(5))
In [201]: s
Out[201]:
0 0.582898
1 0.098352
2 0.001438
3 0.009420
4 0.815826
dtype: float64
In [202]: s.apply(f)
Out[202]:
x x²
0 0.582898 0.339770
1 0.098352 0.009673
2 0.001438 0.000002
3 0.009420 0.000089
4 0.815826 0.665572
与 aggregate()方法类似，结果的数据类型将反映应用函数的数据类型。如果不同组的结果具有不同的数据类型，则将以与DataFrame构造相同的方式确定公共数据类型。
使用group_keys控制分组列的放置
要控制分组列是否包含在索引中，可以使用默认为True的group_keys参数。比较
In [203]: df.groupby("A", group_keys=True).apply(lambda x: x, include_groups=False)
Out[203]:
B C D
A
bar 1 one 0.254161 1.511763
3 three 0.215897 -0.990582
5 two -0.077118 1.211526
foo 0 one -0.575247 1.346061
2 two -1.143704 1.627081
4 two 1.193555 -0.441652
6 one -0.408530 0.268520
7 three -0.862495 0.024580
与
In [204]: df.groupby("A", group_keys=False).apply(lambda x: x, include_groups=False)
Out[204]:
B C D
0 one -0.575247 1.346061
1 one 0.254161 1.511763
2 two -1.143704 1.627081
3 three 0.215897 -0.990582
4 two 1.193555 -0.441652
5 two -0.077118 1.211526
6 one -0.408530 0.268520
7 three -0.862495 0.024580
Numba 加速例程
版本 1.1 中的新功能。
如果已安装Numba作为可选依赖项，则transform和aggregate方法支持engine='numba'和engine_kwargs参数。有关参数的一般用法和性能考虑，请参阅使用 Numba 增强性能。
函数签名必须以values, index 完全开始，因为属于每个组的数据将传递给values，分组索引将传递给index。
警告
当使用engine='numba'时，内部不会有“回退”行为。分组数据和分组索引将作为 NumPy 数组传递给 JITed 用户定义的函数，不会尝试任何替代执行。
其他有用的功能
排除非数值列
再次考虑我们一直在看的示例 DataFrame：
In [205]: df
Out[205]:
A B C D
0 foo one -0.575247 1.346061
1 bar one 0.254161 1.511763
2 foo two -1.143704 1.627081
3 bar three 0.215897 -0.990582
4 foo two 1.193555 -0.441652
5 bar two -0.077118 1.211526
6 foo one -0.408530 0.268520
7 foo three -0.862495 0.024580
假设我们希望按A列分组计算标准差。有一个小问题，即我们不关心列B中的数据，因为它不是数值型的。您可以通过指定numeric_only=True来避免非数值列：
In [206]: df.groupby("A").std(numeric_only=True)
Out[206]:
C D
A
bar 0.181231 1.366330
foo 0.912265 0.884785
请注意，df.groupby('A').colname.std().比df.groupby('A').std().colname更有效。因此，如果聚合函数的结果只需要在一列（这里是colname）上，可以在应用聚合函数之前进行过滤。
In [207]: from decimal import Decimal
In [208]: df_dec = pd.DataFrame(
.....: {
.....: "id": [1, 2, 1, 2],
.....: "int_column": [1, 2, 3, 4],
.....: "dec_column": [
.....: Decimal("0.50"),
.....: Decimal("0.15"),
.....: Decimal("0.25"),
.....: Decimal("0.40"),
.....: ],
.....: }
.....: )
.....:
In [209]: df_dec.groupby(["id"])[["dec_column"]].sum()
Out[209]:
dec_column
id
1 0.75
2 0.55
(不)观察到的分类值处理
当使用Categorical分组器（作为单个分组器或作为多个分组器的一部分）时，observed关键字控制是否返回所有可能分组值的笛卡尔积（observed=False）或仅返回观察到的分组值（observed=True）。
显示所有数值：
In [210]: pd.Series([1, 1, 1]).groupby(
.....: pd.Categorical(["a", "a", "a"], categories=["a", "b"]), observed=False
.....: ).count()
.....:
Out[210]:
a 3
b 0
dtype: int64
仅显示观察到的值：
In [211]: pd.Series([1, 1, 1]).groupby(
.....: pd.Categorical(["a", "a", "a"], categories=["a", "b"]), observed=True
.....: ).count()
.....:
Out[211]:
a 3
dtype: int64
分组后返回的数据类型将始终包括所有被分组的类别。
In [212]: s = (
.....: pd.Series([1, 1, 1])
.....: .groupby(pd.Categorical(["a", "a", "a"], categories=["a", "b"]), observed=True)
.....: .count()
.....: )
.....:
In [213]: s.index.dtype
Out[213]: CategoricalDtype(categories=['a', 'b'], ordered=False, categories_dtype=object)
```### NA 组处理
通过`NA`，我们指的是任何`NA`值，包括`NA`、`NaN`、`NaT`和`None`。如果在分组键中存在任何`NA`值，默认情况下这些值将被排除。换句话说，任何“`NA`组”都将被删除。您可以通过指定`dropna=False`来包含 NA 组。
```py
In [214]: df = pd.DataFrame({"key": [1.0, 1.0, np.nan, 2.0, np.nan], "A": [1, 2, 3, 4, 5]})
In [215]: df
Out[215]:
key A
0 1.0 1
1 1.0 2
2 NaN 3
3 2.0 4
4 NaN 5
In [216]: df.groupby("key", dropna=True).sum()
Out[216]:
A
key
1.0 3
2.0 4
In [217]: df.groupby("key", dropna=False).sum()
Out[217]:
A
key
1.0 3
2.0 4
NaN 8
使用有序因子进行分组
作为 pandas 的Categorical类的实例表示的分类变量可以用作分组键。如果是这样，级别的顺序将被保留。当observed=False和sort=False时���任何未观察到的类别将以特定顺序出现在结果的末尾。
In [218]: days = pd.Categorical(
.....: values=["Wed", "Mon", "Thu", "Mon", "Wed", "Sat"],
.....: categories=["Mon", "Tue", "Wed", "Thu", "Fri", "Sat", "Sun"],
.....: )
.....:
In [219]: data = pd.DataFrame(
.....: {
.....: "day": days,
.....: "workers": [3, 4, 1, 4, 2, 2],
.....: }
.....: )
.....:
In [220]: data
Out[220]:
day workers
0 Wed 3
1 Mon 4
2 Thu 1
3 Mon 4
4 Wed 2
5 Sat 2
In [221]: data.groupby("day", observed=False, sort=True).sum()
Out[221]:
workers
day
Mon 8
Tue 0
Wed 5
Thu 1
Fri 0
Sat 2
Sun 0
In [222]: data.groupby("day", observed=False, sort=False).sum()
Out[222]:
workers
day
Wed 5
Mon 8
Thu 1
Sat 2
Tue 0
Fri 0
Sun 0
使用分组器规范进行分组
您可能需要指定更多数据以正确分组。您可以使用pd.Grouper来提供这种局部控制。
In [223]: import datetime
In [224]: df = pd.DataFrame(
.....: {
.....: "Branch": "A A A A A A A B".split(),
.....: "Buyer": "Carl Mark Carl Carl Joe Joe Joe Carl".split(),
.....: "Quantity": [1, 3, 5, 1, 8, 1, 9, 3],
.....: "Date": [
.....: datetime.datetime(2013, 1, 1, 13, 0),
.....: datetime.datetime(2013, 1, 1, 13, 5),
.....: datetime.datetime(2013, 10, 1, 20, 0),
.....: datetime.datetime(2013, 10, 2, 10, 0),
.....: datetime.datetime(2013, 10, 1, 20, 0),
.....: datetime.datetime(2013, 10, 2, 10, 0),
.....: datetime.datetime(2013, 12, 2, 12, 0),
.....: datetime.datetime(2013, 12, 2, 14, 0),
.....: ],
.....: }
.....: )
.....:
In [225]: df
Out[225]:
Branch Buyer Quantity Date
0 A Carl 1 2013-01-01 13:00:00
1 A Mark 3 2013-01-01 13:05:00
2 A Carl 5 2013-10-01 20:00:00
3 A Carl 1 2013-10-02 10:00:00
4 A Joe 8 2013-10-01 20:00:00
5 A Joe 1 2013-10-02 10:00:00
6 A Joe 9 2013-12-02 12:00:00
7 B Carl 3 2013-12-02 14:00:00
按照特定列和所需频率进行分组。这类似于重新采样。
In [226]: df.groupby([pd.Grouper(freq="1ME", key="Date"), "Buyer"])[["Quantity"]].sum()
Out[226]:
Quantity
Date Buyer
2013-01-31 Carl 1
Mark 3
2013-10-31 Carl 6
Joe 9
2013-12-31 Carl 3
Joe 9
当指定freq时，pd.Grouper返回的对象将是pandas.api.typing.TimeGrouper的实例。当存在具有相同名称的列和索引时，您可以使用key按列分组，使用level按索引分组。
In [227]: df = df.set_index("Date")
In [228]: df["Date"] = df.index + pd.offsets.MonthEnd(2)
In [229]: df.groupby([pd.Grouper(freq="6ME", key="Date"), "Buyer"])[["Quantity"]].sum()
Out[229]:
Quantity
Date Buyer
2013-02-28 Carl 1
Mark 3
2014-02-28 Carl 9
Joe 18
In [230]: df.groupby([pd.Grouper(freq="6ME", level="Date"), "Buyer"])[["Quantity"]].sum()
Out[230]:
Quantity
Date Buyer
2013-01-31 Carl 1
Mark 3
2014-01-31 Carl 9
Joe 18
获取每个组的第一行
就像对于 DataFrame 或 Series 一样，您可以在 groupby 上调用 head 和 tail：
In [231]: df = pd.DataFrame([[1, 2], [1, 4], [5, 6]], columns=["A", "B"])
In [232]: df
Out[232]:
A B
0 1 2
1 1 4
2 5 6
In [233]: g = df.groupby("A")
In [234]: g.head(1)
Out[234]:
A B
0 1 2
2 5 6
In [235]: g.tail(1)
Out[235]:
A B
1 1 4
2 5 6
这显示了每个组的第一行或最后一行。
获取每个组的第 n 行
要从每个组中选择第 n 个项目，请使用DataFrameGroupBy.nth()或SeriesGroupBy.nth()。提供的参数可以是任何整数、整数列表、切片或切片列表；请参见下面的示例。当组的第 n 个元素不存在时，不会引发错误；而是不返回相应的行。
一般来说，此操作充当过滤器。在某些情况下，它还会返回每个组一行，因此也是一种缩减。但是，由于通常它可以返回零个或多个组的行，因此 pandas 在所有情况下都将其视为过滤器。
In [236]: df = pd.DataFrame([[1, np.nan], [1, 4], [5, 6]], columns=["A", "B"])
In [237]: g = df.groupby("A")
In [238]: g.nth(0)
Out[238]:
A B
0 1 NaN
2 5 6.0
In [239]: g.nth(-1)
Out[239]:
A B
1 1 4.0
2 5 6.0
In [240]: g.nth(1)
Out[240]:
A B
1 1 4.0
如果组的第 n 个元素不存在，则结果中不包括相应的行。特别是，如果指定的n大于任何组，结果将是一个空的 DataFrame。
In [241]: g.nth(5)
Out[241]:
Empty DataFrame
Columns: [A, B]
Index: []
如果要选择第 n 个非空项目，请使用dropna kwarg。对于 DataFrame，这应该是'any'或'all'，就像您传递给 dropna 一样：
# nth(0) is the same as g.first()
In [242]: g.nth(0, dropna="any")
Out[242]:
A B
1 1 4.0
2 5 6.0
In [243]: g.first()
Out[243]:
B
A
1 4.0
5 6.0
# nth(-1) is the same as g.last()
In [244]: g.nth(-1, dropna="any")
Out[244]:
A B
1 1 4.0
2 5 6.0
In [245]: g.last()
Out[245]:
B
A
1 4.0
5 6.0
In [246]: g.B.nth(0, dropna="all")
Out[246]:
1 4.0
2 6.0
Name: B, dtype: float64
您还可以通过指定多个 nth 值作为整数列表来从每个组中选择多个行。
In [247]: business_dates = pd.date_range(start="4/1/2014", end="6/30/2014", freq="B")
In [248]: df = pd.DataFrame(1, index=business_dates, columns=["a", "b"])
# get the first, 4th, and last date index for each month
In [249]: df.groupby([df.index.year, df.index.month]).nth([0, 3, -1])
Out[249]:
a b
2014-04-01 1 1
2014-04-04 1 1
2014-04-30 1 1
2014-05-01 1 1
2014-05-06 1 1
2014-05-30 1 1
2014-06-02 1 1
2014-06-05 1 1
2014-06-30 1 1
您还可以使用切片或切片列表。
In [250]: df.groupby([df.index.year, df.index.month]).nth[1:]
Out[250]:
a b
2014-04-02 1 1
2014-04-03 1 1
2014-04-04 1 1
2014-04-07 1 1
2014-04-08 1 1
... .. ..
2014-06-24 1 1
2014-06-25 1 1
2014-06-26 1 1
2014-06-27 1 1
2014-06-30 1 1
[62 rows x 2 columns]
In [251]: df.groupby([df.index.year, df.index.month]).nth[1:, :-1]
Out[251]:
a b
2014-04-01 1 1
2014-04-02 1 1
2014-04-03 1 1
2014-04-04 1 1
2014-04-07 1 1
... .. ..
2014-06-24 1 1
2014-06-25 1 1
2014-06-26 1 1
2014-06-27 1 1
2014-06-30 1 1
[65 rows x 2 columns]
枚举组项目
要查看每行出现在其组内的顺序，请使用cumcount方法：
In [252]: dfg = pd.DataFrame(list("aaabba"), columns=["A"])
In [253]: dfg
Out[253]:
A
0 a
1 a
2 a
3 b
4 b
5 a
In [254]: dfg.groupby("A").cumcount()
Out[254]:
0 0
1 1
2 2
3 0
4 1
5 3
dtype: int64
In [255]: dfg.groupby("A").cumcount(ascending=False)
Out[255]:
0 3
1 2
2 1
3 1
4 0
5 0
dtype: int64
枚举组
要查看组的排序（而不是由cumcount给出的组内行的顺序），您可以使用DataFrameGroupBy.ngroup()。
请注意，分组的编号与在迭代 groupby 对象时看到组的顺序相匹配，而不是它们首次观察到的顺序。
In [256]: dfg = pd.DataFrame(list("aaabba"), columns=["A"])
In [257]: dfg
Out[257]:
A
0 a
1 a
2 a
3 b
4 b
5 a
In [258]: dfg.groupby("A").ngroup()
Out[258]:
0 0
1 0
2 0
3 1
4 1
5 0
dtype: int64
In [259]: dfg.groupby("A").ngroup(ascending=False)
Out[259]:
0 1
1 1
2 1
3 0
4 0
5 1
dtype: int64
绘图
Groupby 也适用于一些绘图方法。在这种情况下，假设我们怀疑第一列中的值在“B”组中平均高出 3 倍。
In [260]: np.random.seed(1234)
In [261]: df = pd.DataFrame(np.random.randn(50, 2))
In [262]: df["g"] = np.random.choice(["A", "B"], size=50)
In [263]: df.loc[df["g"] == "B", 1] += 3
我们可以通过箱线图轻松可视化这一点：
In [264]: df.groupby("g").boxplot()
Out[264]:
A Axes(0.1,0.15;0.363636x0.75)
B Axes(0.536364,0.15;0.363636x0.75)
dtype: object
调用boxplot的结果是一个字典，其键是我们分组列g的值（“A”和“B”）。结果字典的值可以通过boxplot的return_type关键字控制。有关更多信息，请参阅可视化文档。
警告
由于历史原因，df.groupby("g").boxplot() 不等同于 df.boxplot(by="g")。请参见这里进行解释。
管道函数调用
与DataFrame和Series提供的功能类似，接受GroupBy对象的函数可以使用pipe方法链接在一起，以实现更清晰、更易读的语法。要了解有关.pipe的一般信息，请参见这里。
结合.groupby和.pipe通常在需要重用 GroupBy 对象时很有用。
举个例子，假设有一个包含店铺、产品、收入和销量列的 DataFrame。我们想要对每个店铺和每种产品进行价格（即收入/销量）的分组计算。我们可以通过多步操作来实现，但使用管道表达可以使代码更易读。首先设置数据：
In [265]: n = 1000
In [266]: df = pd.DataFrame(
.....: {
.....: "Store": np.random.choice(["Store_1", "Store_2"], n),
.....: "Product": np.random.choice(["Product_1", "Product_2"], n),
.....: "Revenue": (np.random.random(n) * 50 + 10).round(2),
.....: "Quantity": np.random.randint(1, 10, size=n),
.....: }
.....: )
.....:
In [267]: df.head(2)
Out[267]:
Store Product Revenue Quantity
0 Store_2 Product_1 26.12 1
1 Store_2 Product_1 28.86 1
现在我们找到每个店铺/产品的价格。
In [268]: (
.....: df.groupby(["Store", "Product"])
.....: .pipe(lambda grp: grp.Revenue.sum() / grp.Quantity.sum())
.....: .unstack()
.....: .round(2)
.....: )
.....:
Out[268]:
Product Product_1 Product_2
Store
Store_1 6.82 7.05
Store_2 6.30 6.64
当您想要将分组对象传递给某个任意函数时，管道也可以表达性强，例如：
In [269]: def mean(groupby):
.....: return groupby.mean()
.....:
In [270]: df.groupby(["Store", "Product"]).pipe(mean)
Out[270]:
Revenue Quantity
Store Product
Store_1 Product_1 34.622727 5.075758
Product_2 35.482815 5.029630
Store_2 Product_1 32.972837 5.237589
Product_2 34.684360 5.224000
这里mean接受一个 GroupBy 对象，并分别找到每个店铺-产品组合的收入和销量列的平均值。mean函数可以是任何接受 GroupBy 对象的函数；.pipe将 GroupBy 对象作为参数传递给您指定的函数。
示例
多列因子化
通过使用DataFrameGroupBy.ngroup()，我们可以类似于factorize()（如在重塑 API 中进一步描述）的方式提取关于组的信息，但这种方式自然地适用于混合类型和不同来源的多列。这在处理中间分类步骤时可能很有用，当组行之间的关系比它们的内容更重要时，或者作为仅接受整数编码的算法的输入。 （有关 pandas 对完整分类数据的支持的更多信息，请参见分类介绍和 API 文档。）
In [271]: dfg = pd.DataFrame({"A": [1, 1, 2, 3, 2], "B": list("aaaba")})
In [272]: dfg
Out[272]:
A B
0 1 a
1 1 a
2 2 a
3 3 b
4 2 a
In [273]: dfg.groupby(["A", "B"]).ngroup()
Out[273]:
0 0
1 0
2 1
3 2
4 1
dtype: int64
In [274]: dfg.groupby(["A", [0, 0, 0, 1, 1]]).ngroup()
Out[274]:
0 0
1 0
2 1
3 3
4 2
dtype: int64
按索引器分组以‘resample’数据
重新采样从已有观察数据或生成数据的模型中产生新的假设样本（重新采样）。这些新样本类似于现有样本。
为了使resample在非日期时间索引上起作用，可以使用以下过程。
在以下示例中，df.index // 5返回一个整数数组，用于确定哪些内容被选中进行分组操作。
注意
下面的示例展示了如何通过将样本合并为更少的样本来进行降采样。通过使用 df.index // 5，我们将样本聚合到箱中。通过应用 std() 函数，我们将许多样本中包含的信息聚合成一小部分值，即它们的标准差，从而减少样本数量。
In [275]: df = pd.DataFrame(np.random.randn(10, 2))
In [276]: df
Out[276]:
0 1
0 -0.793893 0.321153
1 0.342250 1.618906
2 -0.975807 1.918201
3 -0.810847 -1.405919
4 -1.977759 0.461659
5 0.730057 -1.316938
6 -0.751328 0.528290
7 -0.257759 -1.081009
8 0.505895 -1.701948
9 -1.006349 0.020208
In [277]: df.index // 5
Out[277]: Index([0, 0, 0, 0, 0, 1, 1, 1, 1, 1], dtype='int64')
In [278]: df.groupby(df.index // 5).std()
Out[278]:
0 1
0 0.823647 1.312912
1 0.760109 0.942941
返回一个 Series 以传播名称
分组 DataFrame 列，计算一组指标并返回一个命名 Series。该 Series 的名称将用作列索引的名称。这在与重塑操作（如堆叠）结合使用时特别有用，其中列索引名称将用作插入列的名称：
In [279]: df = pd.DataFrame(
.....: {
.....: "a": [0, 0, 0, 0, 1, 1, 1, 1, 2, 2, 2, 2],
.....: "b": [0, 0, 1, 1, 0, 0, 1, 1, 0, 0, 1, 1],
.....: "c": [1, 0, 1, 0, 1, 0, 1, 0, 1, 0, 1, 0],
.....: "d": [0, 0, 0, 1, 0, 0, 0, 1, 0, 0, 0, 1],
.....: }
.....: )
.....:
In [280]: def compute_metrics(x):
.....: result = {"b_sum": x["b"].sum(), "c_mean": x["c"].mean()}
.....: return pd.Series(result, name="metrics")
.....:
In [281]: result = df.groupby("a").apply(compute_metrics, include_groups=False)
In [282]: result
Out[282]:
metrics b_sum c_mean
a
0 2.0 0.5
1 2.0 0.5
2 2.0 0.5
In [283]: result.stack(future_stack=True)
Out[283]:
a metrics
0 b_sum 2.0
c_mean 0.5
1 b_sum 2.0
c_mean 0.5
2 b_sum 2.0
c_mean 0.5
dtype: float64
将对象拆分为组
分组的抽象定义是提供标签到组名的映射。要创建一个 GroupBy 对象（稍后会详细介绍 GroupBy 对象），您可以执行以下操作：
In [1]: speeds = pd.DataFrame(
...: [
...: ("bird", "Falconiformes", 389.0),
...: ("bird", "Psittaciformes", 24.0),
...: ("mammal", "Carnivora", 80.2),
...: ("mammal", "Primates", np.nan),
...: ("mammal", "Carnivora", 58),
...: ],
...: index=["falcon", "parrot", "lion", "monkey", "leopard"],
...: columns=("class", "order", "max_speed"),
...: )
...:
In [2]: speeds
Out[2]:
class order max_speed
falcon bird Falconiformes 389.0
parrot bird Psittaciformes 24.0
lion mammal Carnivora 80.2
monkey mammal Primates NaN
leopard mammal Carnivora 58.0
In [3]: grouped = speeds.groupby("class")
In [4]: grouped = speeds.groupby(["class", "order"])
映射可以通过多种不同的方式指定：
一个要在每个索引标签上调用的 Python 函数。
与索引长度相同的列表或 NumPy 数组。
一个字典或
Series，提供一个标签 -> 分组名称的映射。对于
DataFrame对象，一个字符串，指示要用于分组的列名或索引级别名称。以上任何一种的列表。
总体上，我们将分组对象称为键。例如，考虑以下 DataFrame：
注意
传递给 groupby 的字符串可以是列名或索引级别。如果一个字符串同时匹配列名和索引级别名称，将引发 ValueError。
In [5]: df = pd.DataFrame(
...: {
...: "A": ["foo", "bar", "foo", "bar", "foo", "bar", "foo", "foo"],
...: "B": ["one", "one", "two", "three", "two", "two", "one", "three"],
...: "C": np.random.randn(8),
...: "D": np.random.randn(8),
...: }
...: )
...:
In [6]: df
Out[6]:
A B C D
0 foo one 0.469112 -0.861849
1 bar one -0.282863 -2.104569
2 foo two -1.509059 -0.494929
3 bar three -1.135632 1.071804
4 foo two 1.212112 0.721555
5 bar two -0.173215 -0.706771
6 foo one 0.119209 -1.039575
7 foo three -1.044236 0.271860
在 DataFrame 上，通过调用 groupby() 方法，我们可以获得一个 GroupBy 对象。该方法返回一个 pandas.api.typing.DataFrameGroupBy 实例。我们可以自然地按照 A 或 B 列，或两者都进行分组：
In [7]: grouped = df.groupby("A")
In [8]: grouped = df.groupby("B")
In [9]: grouped = df.groupby(["A", "B"])
注意
df.groupby('A') 只是 df.groupby(df['A']) 的语法糖。
如果我们在列 A 和 B 上还有一个 MultiIndex，我们可以按照除指定列之外的所有列进行分组：
In [10]: df2 = df.set_index(["A", "B"])
In [11]: grouped = df2.groupby(level=df2.index.names.difference(["B"]))
In [12]: grouped.sum()
Out[12]:
C D
A
bar -1.591710 -1.739537
foo -0.752861 -1.402938
上述 GroupBy 将根据其索引（行）拆分 DataFrame。要按列拆分，首先进行转置：
In [13]: def get_letter_type(letter):
....: if letter.lower() in 'aeiou':
....: return 'vowel'
....: else:
....: return 'consonant'
....:
In [14]: grouped = df.T.groupby(get_letter_type)
pandas Index 对象支持重复值。如果在 groupby 操作中使用非唯一索引作为分组键，则相同索引值的所有值将被视为一个组，因此聚合函数的输出将只包含唯一索引值：
In [15]: index = [1, 2, 3, 1, 2, 3]
In [16]: s = pd.Series([1, 2, 3, 10, 20, 30], index=index)
In [17]: s
Out[17]:
1 1
2 2
3 3
1 10
2 20
3 30
dtype: int64
In [18]: grouped = s.groupby(level=0)
In [19]: grouped.first()
Out[19]:
1 1
2 2
3 3
dtype: int64
In [20]: grouped.last()
Out[20]:
1 10
2 20
3 30
dtype: int64
In [21]: grouped.sum()
Out[21]:
1 11
2 22
3 33
dtype: int64
请注意，直到需要拆分为止，不会发生拆分。创建 GroupBy 对象仅验证您已传递了有效的映射。
注意
许多种复杂的数据操作可以用 GroupBy 操作来表达（尽管不能保证是最有效的实现）。您可以在标签映射函数中发挥创造力。
GroupBy 排序
默认情况下，在groupby操作期间，组键会被排序。但是，你可以传递sort=False以提高速度。使用sort=False时，组键的顺序遵循键在原始 DataFrame 中出现的顺序：
In [22]: df2 = pd.DataFrame({"X": ["B", "B", "A", "A"], "Y": [1, 2, 3, 4]})
In [23]: df2.groupby(["X"]).sum()
Out[23]:
Y
X
A 7
B 3
In [24]: df2.groupby(["X"], sort=False).sum()
Out[24]:
Y
X
B 3
A 7
注意，groupby会保留观察值在每个组内排序的顺序。例如，下面由groupby()创建的组按照它们在原始DataFrame中出现的顺序：
In [25]: df3 = pd.DataFrame({"X": ["A", "B", "A", "B"], "Y": [1, 4, 3, 2]})
In [26]: df3.groupby("X").get_group("A")
Out[26]:
X Y
0 A 1
2 A 3
In [27]: df3.groupby(["X"]).get_group(("B",))
Out[27]:
X Y
1 B 4
3 B 2
GroupBy dropna
默认情况下，在groupby操作期间，NA值会被排除在组键之外。但是，如果你想要在组键中包含NA值，可以传递dropna=False来实现。
In [28]: df_list = [[1, 2, 3], [1, None, 4], [2, 1, 3], [1, 2, 2]]
In [29]: df_dropna = pd.DataFrame(df_list, columns=["a", "b", "c"])
In [30]: df_dropna
Out[30]:
a b c
0 1 2.0 3
1 1 NaN 4
2 2 1.0 3
3 1 2.0 2
# Default ``dropna`` is set to True, which will exclude NaNs in keys
In [31]: df_dropna.groupby(by=["b"], dropna=True).sum()
Out[31]:
a c
b
1.0 2 3
2.0 2 5
# In order to allow NaN in keys, set ``dropna`` to False
In [32]: df_dropna.groupby(by=["b"], dropna=False).sum()
Out[32]:
a c
b
1.0 2 3
2.0 2 5
NaN 1 4
dropna参数的默认设置是True，这意味着NA不包括在组键中。 ### GroupBy 对象属性
groups属性是一个字典，其键是计算出的唯一组，相应的值是属于每个组的轴标签。在上面的例子中，我们有：
In [33]: df.groupby("A").groups
Out[33]: {'bar': [1, 3, 5], 'foo': [0, 2, 4, 6, 7]}
In [34]: df.T.groupby(get_letter_type).groups
Out[34]: {'consonant': ['B', 'C', 'D'], 'vowel': ['A']}
对 GroupBy 对象调用标准的 Python len函数会返回组的数量，这与groups字典的长度相同：
In [35]: grouped = df.groupby(["A", "B"])
In [36]: grouped.groups
Out[36]: {('bar', 'one'): [1], ('bar', 'three'): [3], ('bar', 'two'): [5], ('foo', 'one'): [0, 6], ('foo', 'three'): [7], ('foo', 'two'): [2, 4]}
In [37]: len(grouped)
Out[37]: 6
GroupBy将为列名、GroupBy 操作和其他属性提供自动补全：
In [38]: n = 10
In [39]: weight = np.random.normal(166, 20, size=n)
In [40]: height = np.random.normal(60, 10, size=n)
In [41]: time = pd.date_range("1/1/2000", periods=n)
In [42]: gender = np.random.choice(["male", "female"], size=n)
In [43]: df = pd.DataFrame(
....: {"height": height, "weight": weight, "gender": gender}, index=time
....: )
....:
In [44]: df
Out[44]:
height weight gender
2000-01-01 42.849980 157.500553 male
2000-01-02 49.607315 177.340407 male
2000-01-03 56.293531 171.524640 male
2000-01-04 48.421077 144.251986 female
2000-01-05 46.556882 152.526206 male
2000-01-06 68.448851 168.272968 female
2000-01-07 70.757698 136.431469 male
2000-01-08 58.909500 176.499753 female
2000-01-09 76.435631 174.094104 female
2000-01-10 45.306120 177.540920 male
In [45]: gb = df.groupby("gender")
In [46]: gb.<TAB> # noqa: E225, E999
gb.agg gb.boxplot gb.cummin gb.describe gb.filter gb.get_group gb.height gb.last gb.median gb.ngroups gb.plot gb.rank gb.std gb.transform
gb.aggregate gb.count gb.cumprod gb.dtype gb.first gb.groups gb.hist gb.max gb.min gb.nth gb.prod gb.resample gb.sum gb.var
gb.apply gb.cummax gb.cumsum gb.fillna gb.gender gb.head gb.indices gb.mean gb.name gb.ohlc gb.quantile gb.size gb.tail gb.weight
```### 带有 MultiIndex 的 GroupBy
对于分层索引数据，按照层次结构的一个级别进行分组是非常自然的。
让我们创建一个带有两级`MultiIndex`的 Series。
```py
In [47]: arrays = [
....: ["bar", "bar", "baz", "baz", "foo", "foo", "qux", "qux"],
....: ["one", "two", "one", "two", "one", "two", "one", "two"],
....: ]
....:
In [48]: index = pd.MultiIndex.from_arrays(arrays, names=["first", "second"])
In [49]: s = pd.Series(np.random.randn(8), index=index)
In [50]: s
Out[50]:
first second
bar one -0.919854
two -0.042379
baz one 1.247642
two -0.009920
foo one 0.290213
two 0.495767
qux one 0.362949
two 1.548106
dtype: float64
然后我们可以按照s中的一个级别进行分组。
In [51]: grouped = s.groupby(level=0)
In [52]: grouped.sum()
Out[52]:
first
bar -0.962232
baz 1.237723
foo 0.785980
qux 1.911055
dtype: float64
如果 MultiIndex 有指定的名称，可以传递这些名称而不是级别编号：
In [53]: s.groupby(level="second").sum()
Out[53]:
second
one 0.980950
two 1.991575
dtype: float64
支持使用多个级别进行分组。
In [54]: arrays = [
....: ["bar", "bar", "baz", "baz", "foo", "foo", "qux", "qux"],
....: ["doo", "doo", "bee", "bee", "bop", "bop", "bop", "bop"],
....: ["one", "two", "one", "two", "one", "two", "one", "two"],
....: ]
....:
In [55]: index = pd.MultiIndex.from_arrays(arrays, names=["first", "second", "third"])
In [56]: s = pd.Series(np.random.randn(8), index=index)
In [57]: s
Out[57]:
first second third
bar doo one -1.131345
two -0.089329
baz bee one 0.337863
two -0.945867
foo bop one -0.932132
two 1.956030
qux bop one 0.017587
two -0.016692
dtype: float64
In [58]: s.groupby(level=["first", "second"]).sum()
Out[58]:
first second
bar doo -1.220674
baz bee -0.608004
foo bop 1.023898
qux bop 0.000895
dtype: float64
索引级别名称可以作为键提供。
In [59]: s.groupby(["first", "second"]).sum()
Out[59]:
first second
bar doo -1.220674
baz bee -0.608004
foo bop 1.023898
qux bop 0.000895
dtype: float64
更多关于sum函数和聚合的内容稍后再说。
使用索引级别和列对 DataFrame 进行分组
DataFrame 可以通过列和索引级别的组合进行分组。你可以同时指定列和索引名称，或者使用Grouper。
让我们首先创建一个带有 MultiIndex 的 DataFrame：
In [60]: arrays = [
....: ["bar", "bar", "baz", "baz", "foo", "foo", "qux", "qux"],
....: ["one", "two", "one", "two", "one", "two", "one", "two"],
....: ]
....:
In [61]: index = pd.MultiIndex.from_arrays(arrays, names=["first", "second"])
In [62]: df = pd.DataFrame({"A": [1, 1, 1, 1, 2, 2, 3, 3], "B": np.arange(8)}, index=index)
In [63]: df
Out[63]:
A B
first second
bar one 1 0
two 1 1
baz one 1 2
two 1 3
foo one 2 4
two 2 5
qux one 3 6
two 3 7
然后我们按second索引级别和A列对df进行分组。
In [64]: df.groupby([pd.Grouper(level=1), "A"]).sum()
Out[64]:
B
second A
one 1 2
2 4
3 6
two 1 4
2 5
3 7
索引级别也可以通过名称指定。
In [65]: df.groupby([pd.Grouper(level="second"), "A"]).sum()
Out[65]:
B
second A
one 1 2
2 4
3 6
two 1 4
2 5
3 7
索引级别名称可以直接作为groupby的键来指定。
In [66]: df.groupby(["second", "A"]).sum()
Out[66]:
B
second A
one 1 2
2 4
3 6
two 1 4
2 5
3 7
在 GroupBy 中进行 DataFrame 列选择
一旦你从 DataFrame 创建了 GroupBy 对象，你可能想要针对每一列做一些不同的事情。因此，通过在 GroupBy 对象上使用[]，类似于从 DataFrame 获取列的方式，你可以做到：
In [67]: df = pd.DataFrame(
....: {
....: "A": ["foo", "bar", "foo", "bar", "foo", "bar", "foo", "foo"],
....: "B": ["one", "one", "two", "three", "two", "two", "one", "three"],
....: "C": np.random.randn(8),
....: "D": np.random.randn(8),
....: }
....: )
....:
In [68]: df
Out[68]:
A B C D
0 foo one -0.575247 1.346061
1 bar one 0.254161 1.511763
2 foo two -1.143704 1.627081
3 bar three 0.215897 -0.990582
4 foo two 1.193555 -0.441652
5 bar two -0.077118 1.211526
6 foo one -0.408530 0.268520
7 foo three -0.862495 0.024580
In [69]: grouped = df.groupby(["A"])
In [70]: grouped_C = grouped["C"]
In [71]: grouped_D = grouped["D"]
这主要是语法糖，替代方法更冗长：
In [72]: df["C"].groupby(df["A"])
Out[72]: <pandas.core.groupby.generic.SeriesGroupBy object at 0x7ff2cef1c730>
此外，该方法避免了重新计算从传递的键派生的内部分组信息。
如果你想要对它们进行操作，也可以包括分组列。
In [73]: grouped[["A", "B"]].sum()
Out[73]:
A B
A
bar barbarbar onethreetwo
foo foofoofoofoofoo onetwotwoonethree
GroupBy sorting
默认情况下，在groupby操作期间对分组键进行排序。但是，您可以传递sort=False以实现潜在的加速。使用sort=False，组键之间的顺序遵循键在原始数据框中出现的顺序：
In [22]: df2 = pd.DataFrame({"X": ["B", "B", "A", "A"], "Y": [1, 2, 3, 4]})
In [23]: df2.groupby(["X"]).sum()
Out[23]:
Y
X
A 7
B 3
In [24]: df2.groupby(["X"], sort=False).sum()
Out[24]:
Y
X
B 3
A 7
请注意，groupby将保留观察结果在每个组内排序的顺序。例如，下面由groupby()创建的组按照它们在原始DataFrame中出现的顺序排列：
In [25]: df3 = pd.DataFrame({"X": ["A", "B", "A", "B"], "Y": [1, 4, 3, 2]})
In [26]: df3.groupby("X").get_group("A")
Out[26]:
X Y
0 A 1
2 A 3
In [27]: df3.groupby(["X"]).get_group(("B",))
Out[27]:
X Y
1 B 4
3 B 2
GroupBy dropna
在groupby操作期间，默认情况下会排除NA值在分组键中。然而，如果您想要在分组键中包括NA值，您可以传递dropna=False来实现。
In [28]: df_list = [[1, 2, 3], [1, None, 4], [2, 1, 3], [1, 2, 2]]
In [29]: df_dropna = pd.DataFrame(df_list, columns=["a", "b", "c"])
In [30]: df_dropna
Out[30]:
a b c
0 1 2.0 3
1 1 NaN 4
2 2 1.0 3
3 1 2.0 2
# Default ``dropna`` is set to True, which will exclude NaNs in keys
In [31]: df_dropna.groupby(by=["b"], dropna=True).sum()
Out[31]:
a c
b
1.0 2 3
2.0 2 5
# In order to allow NaN in keys, set ``dropna`` to False
In [32]: df_dropna.groupby(by=["b"], dropna=False).sum()
Out[32]:
a c
b
1.0 2 3
2.0 2 5
NaN 1 4
dropna参数的默认设置是True，这意味着NA不包括在分组键中。 #### GroupBy dropna
在groupby操作期间，默认情况下会排除NA值在分组键中。然而，如果您想要在分组键中包括NA值，您可以传递dropna=False来实现。
In [28]: df_list = [[1, 2, 3], [1, None, 4], [2, 1, 3], [1, 2, 2]]
In [29]: df_dropna = pd.DataFrame(df_list, columns=["a", "b", "c"])
In [30]: df_dropna
Out[30]:
a b c
0 1 2.0 3
1 1 NaN 4
2 2 1.0 3
3 1 2.0 2
# Default ``dropna`` is set to True, which will exclude NaNs in keys
In [31]: df_dropna.groupby(by=["b"], dropna=True).sum()
Out[31]:
a c
b
1.0 2 3
2.0 2 5
# In order to allow NaN in keys, set ``dropna`` to False
In [32]: df_dropna.groupby(by=["b"], dropna=False).sum()
Out[32]:
a c
b
1.0 2 3
2.0 2 5
NaN 1 4
dropna参数的默认设置是True，这意味着NA不包括在分组键中。
GroupBy 对象属性
groups属性是一个字典，其键是计算出的唯一组，相应的值是属于每个组的轴标签。在上面的示例中，我们有：
In [33]: df.groupby("A").groups
Out[33]: {'bar': [1, 3, 5], 'foo': [0, 2, 4, 6, 7]}
In [34]: df.T.groupby(get_letter_type).groups
Out[34]: {'consonant': ['B', 'C', 'D'], 'vowel': ['A']}
对 GroupBy 对象调用标准的 Python len函数将返回组的数量，这与groups字典的长度相同：
In [35]: grouped = df.groupby(["A", "B"])
In [36]: grouped.groups
Out[36]: {('bar', 'one'): [1], ('bar', 'three'): [3], ('bar', 'two'): [5], ('foo', 'one'): [0, 6], ('foo', 'three'): [7], ('foo', 'two'): [2, 4]}
In [37]: len(grouped)
Out[37]: 6
GroupBy将为列名、GroupBy 操作和其他属性提供制表完成：
In [38]: n = 10
In [39]: weight = np.random.normal(166, 20, size=n)
In [40]: height = np.random.normal(60, 10, size=n)
In [41]: time = pd.date_range("1/1/2000", periods=n)
In [42]: gender = np.random.choice(["male", "female"], size=n)
In [43]: df = pd.DataFrame(
....: {"height": height, "weight": weight, "gender": gender}, index=time
....: )
....:
In [44]: df
Out[44]:
height weight gender
2000-01-01 42.849980 157.500553 male
2000-01-02 49.607315 177.340407 male
2000-01-03 56.293531 171.524640 male
2000-01-04 48.421077 144.251986 female
2000-01-05 46.556882 152.526206 male
2000-01-06 68.448851 168.272968 female
2000-01-07 70.757698 136.431469 male
2000-01-08 58.909500 176.499753 female
2000-01-09 76.435631 174.094104 female
2000-01-10 45.306120 177.540920 male
In [45]: gb = df.groupby("gender")
In [46]: gb.<TAB> # noqa: E225, E999
gb.agg gb.boxplot gb.cummin gb.describe gb.filter gb.get_group gb.height gb.last gb.median gb.ngroups gb.plot gb.rank gb.std gb.transform
gb.aggregate gb.count gb.cumprod gb.dtype gb.first gb.groups gb.hist gb.max gb.min gb.nth gb.prod gb.resample gb.sum gb.var
gb.apply gb.cummax gb.cumsum gb.fillna gb.gender gb.head gb.indices gb.mean gb.name gb.ohlc gb.quantile gb.size gb.tail gb.weight
带有 MultiIndex 的 GroupBy
对于具有分层索引数据，按照层次结构的一个级别进行分组是非常自然的。
让我们创建一个具有两级MultiIndex的 Series。
In [47]: arrays = [
....: ["bar", "bar", "baz", "baz", "foo", "foo", "qux", "qux"],
....: ["one", "two", "one", "two", "one", "two", "one", "two"],
....: ]
....:
In [48]: index = pd.MultiIndex.from_arrays(arrays, names=["first", "second"])
In [49]: s = pd.Series(np.random.randn(8), index=index)
In [50]: s
Out[50]:
first second
bar one -0.919854
two -0.042379
baz one 1.247642
two -0.009920
foo one 0.290213
two 0.495767
qux one 0.362949
two 1.548106
dtype: float64
然后我们可以按s中的一个级别进行分组。
In [51]: grouped = s.groupby(level=0)
In [52]: grouped.sum()
Out[52]:
first
bar -0.962232
baz 1.237723
foo 0.785980
qux 1.911055
dtype: float64
如果 MultiIndex 指定了名称，可以传递这些名称而不是级别编号：
In [53]: s.groupby(level="second").sum()
Out[53]:
second
one 0.980950
two 1.991575
dtype: float64
支持多级别分组。
In [54]: arrays = [
....: ["bar", "bar", "baz", "baz", "foo", "foo", "qux", "qux"],
....: ["doo", "doo", "bee", "bee", "bop", "bop", "bop", "bop"],
....: ["one", "two", "one", "two", "one", "two", "one", "two"],
....: ]
....:
In [55]: index = pd.MultiIndex.from_arrays(arrays, names=["first", "second", "third"])
In [56]: s = pd.Series(np.random.randn(8), index=index)
In [57]: s
Out[57]:
first second third
bar doo one -1.131345
two -0.089329
baz bee one 0.337863
two -0.945867
foo bop one -0.932132
two 1.956030
qux bop one 0.017587
two -0.016692
dtype: float64
In [58]: s.groupby(level=["first", "second"]).sum()
Out[58]:
first second
bar doo -1.220674
baz bee -0.608004
foo bop 1.023898
qux bop 0.000895
dtype: float64
索引级别名称可以作为键提供。
In [59]: s.groupby(["first", "second"]).sum()
Out[59]:
first second
bar doo -1.220674
baz bee -0.608004
foo bop 1.023898
qux bop 0.000895
dtype: float64
更多关于sum函数和聚合的内容稍后再说。
使用索引级别和列对 DataFrame 进行分组
DataFrame 可以通过列和索引级别的组合进行分组。您可以指定列和索引名称，或者使用Grouper。
让我们首先创建一个具有 MultiIndex 的 DataFrame：
In [60]: arrays = [
....: ["bar", "bar", "baz", "baz", "foo", "foo", "qux", "qux"],
....: ["one", "two", "one", "two", "one", "two", "one", "two"],
....: ]
....:
In [61]: index = pd.MultiIndex.from_arrays(arrays, names=["first", "second"])
In [62]: df = pd.DataFrame({"A": [1, 1, 1, 1, 2, 2, 3, 3], "B": np.arange(8)}, index=index)
In [63]: df
Out[63]:
A B
first second
bar one 1 0
two 1 1
baz one 1 2
two 1 3
foo one 2 4
two 2 5
qux one 3 6
two 3 7
然后我们按照second索引级别和A列对df进行分组。
In [64]: df.groupby([pd.Grouper(level=1), "A"]).sum()
Out[64]:
B
second A
one 1 2
2 4
3 6
two 1 4
2 5
3 7
索引级别也可以通过名称指定。
In [65]: df.groupby([pd.Grouper(level="second"), "A"]).sum()
Out[65]:
B
second A
one 1 2
2 4
3 6
two 1 4
2 5
3 7
索引级别名称可以直接作为键传递给groupby。
In [66]: df.groupby(["second", "A"]).sum()
Out[66]:
B
second A
one 1 2
2 4
3 6
two 1 4
2 5
3 7
GroupBy 中的 DataFrame 列选择
一旦您从 DataFrame 创建了 GroupBy 对象，您可能希望对每个列执行不同的操作。因此，通过在 GroupBy 对象上使用[]，类似于从 DataFrame 获取列的方式，您可以执行：
In [67]: df = pd.DataFrame(
....: {
....: "A": ["foo", "bar", "foo", "bar", "foo", "bar", "foo", "foo"],
....: "B": ["one", "one", "two", "three", "two", "two", "one", "three"],
....: "C": np.random.randn(8),
....: "D": np.random.randn(8),
....: }
....: )
....:
In [68]: df
Out[68]:
A B C D
0 foo one -0.575247 1.346061
1 bar one 0.254161 1.511763
2 foo two -1.143704 1.627081
3 bar three 0.215897 -0.990582
4 foo two 1.193555 -0.441652
5 bar two -0.077118 1.211526
6 foo one -0.408530 0.268520
7 foo three -0.862495 0.024580
In [69]: grouped = df.groupby(["A"])
In [70]: grouped_C = grouped["C"]
In [71]: grouped_D = grouped["D"]
这主要是为了替代更冗长的替代方法而提供的语法糖：
In [72]: df["C"].groupby(df["A"])
Out[72]: <pandas.core.groupby.generic.SeriesGroupBy object at 0x7ff2cef1c730>
此外，此方法避免了重新计算从传递的键派生的内部分组信息。
如果要对它们进行操作，还可以包括分��列。
In [73]: grouped[["A", "B"]].sum()
Out[73]:
A B
A
bar barbarbar onethreetwo
foo foofoofoofoofoo onetwotwoonethree