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如何用 Pandas 高效地从长格式 DataFrame 构建宽格式新表

聖光之護

聖光之護

发布时间:2026-02-12 21:37:28

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来源于php中文网

原创

如何用 Pandas 高效地从长格式 DataFrame 构建宽格式新表

本文介绍如何基于原始长格式数据(含 obj_id、属性名、属性值三列),通过 pivot 等核心方法快速生成指定属性列的宽格式 dataframe,避免低效循环,兼顾可扩展性与类型安全。

在数据分析中,常遇到数据库导出的「长格式」(long-form)结构:同一实体(如 obj_id)的多个属性被拆分为多行记录(例如 Column B 存属性名,Column C 存对应值)。而后续建模或可视化往往需要「宽格式」(wide-form)——即每个属性作为独立列,每行代表一个实体。手动遍历 + 条件筛选(如原问题中的 apply + iterrows)不仅性能差、易出错,还难以维护。

Pandas 提供了更优雅、向量化且高效的解决方案:pivot 方法。它专为这类「行转列」场景设计,无需显式循环,代码简洁且执行迅速。

✅ 推荐做法:先过滤再 pivot(高效且可控)

假设原始 DataFrame df 如下:

import pandas as pd

df = pd.DataFrame({
    'obj_id': [1, 1, 1, 2],
    'Column B': ['weight', 'height', 'eye_color', 'weight'],
    'Column C': [150, 5.8, 'blue', 160]
})

要提取所有 obj_id 对应的 weight 值并构造成新表,推荐使用链式操作:

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下载
out = (df.query('`Column B` == "weight"')
         .pivot(index='obj_id', columns='Column B', values='Column C')
         .astype({'weight': int})  # 可选:显式转类型(如需整数)
         .reset_index()
         .rename_axis(columns=None)
      )
print(out)

输出:

   obj_id  weight
0     1     150
1     2     160
? 关键说明: query() 先精准筛选目标属性行,大幅减少 pivot 处理量; pivot(index=..., columns=..., values=...) 将 obj_id 设为行索引,Column B 的唯一值(此处仅 "weight")自动成为列名,Column C 填入对应值; rename_axis(columns=None) 移除列索引名称(避免顶部出现 Column B 标签); reset_index() 将 obj_id 从索引转为普通列,符合常规 DataFrame 结构。

? 扩展支持多属性:只需修改过滤条件

若还需同时提取 height、eye_color 等多个属性,只需将目标属性名加入列表,并用 isin() 过滤:

keep_attrs = ['weight', 'height', 'eye_color']

out = (df.loc[df['Column B'].isin(keep_attrs)]
         .pivot(index='obj_id', columns='Column B', values='Column C')
         .reset_index()
         .rename_axis(columns=None)
      )

结果将自动创建 weight、height、eye_color 三列,缺失值以 NaN 填充(如 obj_id=2 无 height 记录)。

⚠️ 注意事项与最佳实践

  • 避免先 pivot 后筛选:若直接对全量数据调用 pivot 再取子集(如 df.pivot(...)[['weight']]),会生成一个极宽的中间 DataFrame(含所有 Column B 值作为列),内存和性能开销显著增加,尤其当属性种类达数百时。
  • 处理重复键:若某 obj_id + Column B 组合存在多条记录,pivot 会报错 ValueError: Index contains duplicate entries。此时应先聚合(如 groupby(...).first() 或 .mean())再 pivot。
  • 空值与类型统一:pivot 后各列 dtype 可能为 object(因混合类型)。建议用 astype() 显式转换(如 int、float),或使用 pd.to_numeric(..., errors='coerce') 安全转换。
  • 替代方案提示:对于更复杂的透视需求(如多值聚合、多级索引),可考虑 pivot_table(支持 aggfunc)或 set_index().unstack(),但本场景 pivot 最简明高效。

掌握这一模式,你便能轻松将任意数量的「属性-值」对,从长格式数据库表中批量、可靠地重构为面向分析的宽格式 DataFrame。

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