在熊猫数据框中找到升序/降序序列

时间:2020-04-12 17:53:30

标签: python pandas

我正在尝试构建一个工具,该工具将有助于简化研究工作,并且似乎需要检测何时在一个列中的数据中增加序列,而在另一列中的asc / desc序列。

有没有一种干净的方法来检查行中是否有序列,而不必编写像这样https://stackoverflow.com/a/52679427/5045375那样遍历行的状态机?编写这样的代码片段将不得不检查一列中的值是否在递增(无间隙),而另一列是asc / desc(无间隙)。我完全能够做到这一点,我只是想知道我的熊猫工具箱中是否缺少某些东西。

这里有一些例子可以说明我的意图,

import pandas as pd 
from collections import namedtuple

QUERY_SEGMENT_ID_COLUMN = 'Query Segment Id'
REFERENCE_SEGMENT_ID_COLUMN = 'Reference Segment Id'

def dataframe(data):
    columns = [QUERY_SEGMENT_ID_COLUMN, REFERENCE_SEGMENT_ID_COLUMN]
    return pd.DataFrame(data, columns=columns)

# No sequence in either column. No results
data_without_pattern = [[1, 2], [7, 0], [3, 6]]

# Sequence in first column, but no sequence in second column. No results
data_with_pseodo_pattern_query = [[1, 2], [2, 0], [3, 6]]

# Sequence in second column, but no sequence in first column. No results
data_with_pseudo_pattern_reference = [[1, 2], [7, 3], [3, 4]]

# Broken sequence in first column, sequence in second column. No results
data_with_pseudo_pattern_query_broken = [[1, 2], [3, 3], [7, 4]]

# Sequence occurs in both columns, asc. Expect results
data_with_pattern_asc = [[1, 2], [2, 3], [3, 4]]

# Sequence occurs in both columns, desc. Expect results
data_with_pattern_desc = [[1, 4], [2, 3], [3, 2]]

# There is a sequence, and some noise. Expect results
data_with_pattern_and_noise = [[1, 0], [1, 4], [1, 2], [1, 3], [2, 3], [3, 4]]

在第一个示例中,没有任何模式

print(dataframe(data_without_pattern))
   Query Segment Id  Reference Segment Id
0                 1                     2
1                 7                     0
2                 3                     6

第二个示例在查询列中具有升序的ID序列,但在参考列中没有ID的序列,

print(dataframe(data_with_pseodo_pattern_query))
   Query Segment Id  Reference Segment Id
0                 1                     2
1                 2                     0
2                 3                     6

第三个示例与前面的示例相同,但参考列为。

print(dataframe(data_with_pseudo_pattern_reference))
   Query Segment Id  Reference Segment Id
0                 1                     2
1                 7                     3
2                 3                     4

在这里,参考列中有一个升序,而查询列中的id也是按升序排列,因此存在间隙,因此不会有结果

print(dataframe(data_with_pseudo_pattern_query_broken))
   Query Segment Id  Reference Segment Id
0                 1                     2
1                 3                     3
2                 7                     4

这是两个“完美”的示例,其中查询列按升序排列,不间断,而参考列按降序排列。预期结果。

print(dataframe(data_with_pattern_asc))
   Query Segment Id  Reference Segment Id
0                 1                     2
1                 2                     3
2                 3                     4

print(dataframe(data_with_pattern_desc))
   Query Segment Id  Reference Segment Id
0                 1                     4
1                 2                     3
2                 3                     2

最终,一个数据不那么干净但仍然存在所需模式的案例

print(dataframe(data_with_pattern_and_noise))
   Query Segment Id  Reference Segment Id
0                 1                     0
1                 1                     4
2                 1                     2
3                 1                     3
4                 2                     3
5                 3                     4

此最新情况可能需要进一步说明。我的目的是返回类似于q=(1, 3), r=(2, 4)的内容,例如来自各列(而不是索引)的(start, end)

我在考虑是否有可能进行一系列不错的group_by操作,但我看不到树木茂盛。

我认为该问题具有社区价值,因为在有人在多列中的行中查找模式时找不到类似的问题。

编辑:注释中的大小写(@ code-different)

对于数据框,

data_with_multiple_contiguous_sequences = [[1, 1], [2, 2], [3, 3], [0, 4], [1, 5], [2, 6], [3, 7], [4, 8]]

   Query Segment Id  Reference Segment Id
0                 1                     1
1                 2                     2
2                 3                     3
3                 0                     4
4                 1                     5
5                 2                     6
6                 3                     7
7                 4                     8

目标是识别两个序列。意味着我们要产生q1=(1, 3), r1=(1, 3), q2=(0, 4), r2=(4, 8)

1 个答案:

答案 0 :(得分:1)

如果我对您的理解正确,那么您的问题就是孤岛问题的一种变体。每个具有可接受间隙的单调(递增或递减)子序列都将形成一个孤岛。例如,给定一系列s

s   island
--  ------
0   1
0   1
1   1
3   2        # gap > 1, form new island
4   2
2   3        # stop increasing, form new island
1   3 
0   3

概括地说:只要当前行和上一行之间的间隔超出[-1,1]范围,就会形成一个新的孤岛。

Query Segment IdReference Segment Id上应用这种差距与岛屿算法:

Query Segment Id  Q Island    Reference Segment Id  R Island    Q-R Intersection
----------------  --------    --------------------  --------    ----------------
1                 1           1                     1           (1, 1)
2                 1           2                     1           (1, 1)
3                 1           3                     1           (1, 1)
0                 2           4                     1           (2, 1)
1                 2           5                     1           (2, 1)
2                 2           6                     1           (2, 1)
3                 2           7                     1           (2, 1)
4                 2           8                     1           (2, 1)
0                 3           9                     1           (3, 1)

您正在寻找的qr范围现在是每个Query Segment Id开头和结尾的Reference Segment IdQ-R Intersection。最后一个警告:忽略长度为1的交集(如最后一个交集)。


代码:

columns = ['Query Segment Id', 'Reference Segment Id']
df = pd.DataFrame(data_with_multiple_contiguous_sequences, columns=columns)

def get_island(col):
    return (~col.diff().between(-1,1)).cumsum()

df[['Q Island', 'R Island']] = df[['Query Segment Id', 'Reference Segment Id']].apply(get_island)

result = df.groupby(['Q Island', 'R Island']) \
            .agg(**{
                'Q Start': ('Query Segment Id', 'first'),
                'Q End': ('Query Segment Id', 'last'),
                'R Start': ('Reference Segment Id', 'first'),
                'R End': ('Reference Segment Id', 'last'),
                'Count': ('Query Segment Id', 'count')
            }) \
            .replace({'Count': 1}, {'Count': np.nan}) \
            .dropna()
result['Q'] = result[['Q Start', 'Q End']].apply(tuple, axis=1)
result['R'] = result[['R Start', 'R End']].apply(tuple, axis=1)

结果:

                   Q Start  Q End  R Start  R End  Count       Q       R
Q Island R Island                                                       
1        1               1      3        1      3      3  (1, 3)  (1, 3)
2        1               0      4        4      8      5  (0, 4)  (4, 8)