Pandas多条件列生成技巧详解

IT行业相对于一般传统行业，发展更新速度更快，一旦停止了学习，很快就会被行业所淘汰。所以我们需要踏踏实实的不断学习，精进自己的技术，尤其是初学者。今天golang学习网给大家整理了《Pandas多条件列生成：列表推导式与apply方法详解》，聊聊，我们一起来看看吧！

本文旨在探讨如何在Pandas DataFrame中基于多列条件创建新列。文章首先纠正了列表推导式中迭代多个Series的常见语法错误，指出应使用zip函数进行正确迭代。随后，针对复杂的多条件逻辑，详细介绍了如何结合df.apply()方法与自定义函数，实现更清晰、更易维护的代码结构。通过对比两种方法，帮助读者根据实际需求选择最合适的策略，提升Pandas数据处理效率与代码质量。

1. 基于多列条件的列生成需求

在数据分析实践中，我们经常需要根据DataFrame中现有的一列或多列的值，来计算或生成一个新的列。例如，根据姓名输入框1和姓名输入框2的内容来确定最终的姓氏。一个常见的需求是，如果“姓名输入框1”不为空但“姓名输入框2”为空，则将姓氏标记为“MISSING”，否则使用“姓名输入框2”的值。

初学者可能会尝试使用列表推导式来直接迭代多个Series，例如：

import pandas as pd

# 示例数据
data = {
    'Name Entry 1': ['John', '', 'Jane', 'Peter'],
    'Name Entry 2': ['Doe', 'Smith', '', 'Jones']
}
names_df = pd.DataFrame(data)

# 错误的尝试
# names_df['Surname'] = [
#     'MISSING' if i != '' and j == '' else j
#     for i, j in names_df['Name Entry 1'], names_df['Name Entry 2']
# ]
# 这会导致SyntaxError

上述代码会抛出SyntaxError，因为在Python的列表推导式中，for循环后面不能直接跟多个迭代器用逗号分隔。

2. 修正列表推导式：使用zip函数

要正确地在列表推导式中同时迭代多个Series，需要使用Python内置的zip函数。zip函数可以将多个可迭代对象打包成一个元组的迭代器，每次迭代返回一个包含对应元素的新元组。

修正后的列表推导式示例如下：

import pandas as pd

# 示例数据
data = {
    'Name Entry 1': ['John', '', 'Jane', 'Peter'],
    'Name Entry 2': ['Doe', 'Smith', '', 'Jones']
}
names_df = pd.DataFrame(data)

names_df['Surname_zip'] = [
    'MISSING' if i != '' and j == '' else j
    for i, j in zip(names_df['Name Entry 1'], names_df['Name Entry 2'])
]

print("使用zip的列表推导式结果：")
print(names_df)

优点：

• 对于简单的条件逻辑，代码非常简洁和Pythonic。
• 执行效率通常比apply方法高，因为它在Python层面上直接处理列表，而不是通过Pandas的行迭代机制。

缺点：

• 当条件变得复杂（例如，涉及多个elif分支）时，列表推导式内部的逻辑会迅速变得难以阅读和维护。
• 不适合处理需要访问整行数据或进行更复杂计算的场景。

3. 处理复杂逻辑：结合apply()与自定义函数

当条件逻辑变得复杂，涉及多个if/elif/else分支时，将所有逻辑塞进一个列表推导式中会严重影响代码的可读性和可维护性。在这种情况下，Pandas的df.apply()方法结合自定义函数是更优的选择。

df.apply()方法可以沿着DataFrame的轴应用一个函数。当axis=1时，函数会逐行地接收一个Pandas Series（代表当前行），我们可以在函数内部通过列名访问该行中的各个值。

以下是使用apply()方法实现相同逻辑的示例，并展示了如何扩展以处理更多条件：

import pandas as pd

# 示例数据
data = {
    'Name Entry 1': ['John', '', 'Jane', 'Peter', 'Alice'],
    'Name Entry 2': ['Doe', 'Smith', '', 'Jones', ''],
    'Name Entry 3': ['Jr.', '', 'Sr.', '', 'Cooper'] # 假设有更多列
}
names_df_apply = pd.DataFrame(data)

def determine_surname(row):
    """
    根据行数据中的'Name Entry 1'和'Name Entry 2'来确定姓氏。
    可以根据需要添加更多条件。
    """
    if row['Name Entry 1'] != '' and row['Name Entry 2'] == '':
        return 'MISSING'
    elif row['Name Entry 1'] == '' and row['Name Entry 2'] == '' and row['Name Entry 3'] != '':
        # 示例：如果前两项都空，但第三项不空，则使用第三项
        return row['Name Entry 3']
    else:
        # 默认情况下使用Name Entry 2的值
        return row['Name Entry 2']

names_df_apply['Surname_apply'] = names_df_apply.apply(determine_surname, axis=1)

print("\n使用apply和自定义函数的结果：")
print(names_df_apply)

优点：

• 可读性强： 将复杂的逻辑封装在独立的函数中，使代码结构清晰，易于理解。
• 易于维护和扩展： 当需要添加或修改条件时，只需修改自定义函数内部的逻辑，而无需改动apply调用部分。
• 灵活性高： 函数内部可以执行任何Python操作，包括调用其他函数、进行复杂的计算等。
• 调试方便： 可以单独测试自定义函数，便于定位问题。

缺点：

• 性能开销： 相较于完全向量化的操作（如Pandas内置函数或NumPy函数），apply方法在Python层面逐行迭代，通常效率较低，尤其是在处理大型DataFrame时。

4. 总结与选择建议

在Pandas中根据多列条件生成新列时，选择合适的方法至关重要：

• 对于简单、直接的条件判断，且条件数量较少，使用zip结合列表推导式是一个简洁高效的选择。
• 对于复杂、多分支的条件逻辑，或者需要更强的可读性和可维护性时，优先考虑使用df.apply()方法结合自定义函数。虽然可能存在一定的性能开销，但对于大多数非极端性能要求的场景，其带来的代码质量提升是值得的。

此外，值得一提的是，Pandas和NumPy提供了许多向量化操作（如pd.Series.where(), np.select(), df.loc结合布尔索引等），它们在处理特定类型的条件逻辑时，通常能提供最佳的性能。例如，如果只有简单的if/else逻辑，np.where通常是最高效的：

import numpy as np

# 简单if/else的np.where示例
names_df['Surname_np_where'] = np.where(
    (names_df['Name Entry 1'] != '') & (names_df['Name Entry 2'] == ''),
    'MISSING',
    names_df['Name Entry 2']
)
print("\n使用np.where的结果：")
print(names_df)

然而，当条件变得非常复杂，涉及多个独立或嵌套的elif时，apply方法往往在可读性和维护性上优于尝试用多个np.where或np.select堆叠。

综合来看，理解并掌握列表推导式、apply方法以及向量化操作的特点，能够帮助你更灵活、高效地处理Pandas数据。

今天带大家了解了的相关知识，希望对你有所帮助；关于文章的技术知识我们会一点点深入介绍，欢迎大家关注golang学习网公众号，一起学习编程~