الربط حسب الفهرس

عمليات الربط المستندة إلى الفهرس

الطريقة DataFrame.join()

import pandas as pd

profiles = pd.DataFrame(
    {'age': [25, 30, 22]},
    index=['alice', 'bob', 'carol']
)

scores = pd.DataFrame(
    {'score': [88, 95, 70]},
    index=['alice', 'carol', 'dave']
)

# join: left join on index (default)
result = profiles.join(scores)
print(result)
#        age  score
# alice   25   88.0
# bob     30    NaN   <- bob has no score
# carol   22   95.0

التحكم في نوع الربط باستخدام join()

# Inner join on index: only rows present in BOTH indices
print(profiles.join(scores, how='inner'))
#        age  score
# alice   25     88
# carol   22     70

# Outer join: all indices from both
print(profiles.join(scores, how='outer'))
#        age  score
# alice  25.0   88.0
# bob    30.0    NaN
# carol  22.0   70.0
# dave    NaN   95.0

ضم عدة إطارات بيانات في آنٍ واحد

emails = pd.DataFrame({'email': ['a@x.com', 'b@x.com', 'c@x.com']},
                      index=['alice', 'bob', 'carol'])
city  = pd.DataFrame({'city': ['NY', 'LA', 'SF']},
                     index=['alice', 'bob', 'carol'])

# Join multiple DataFrames at once
result = profiles.join([emails, city])
print(result)
#        age    email city
# alice   25  a@x.com   NY
# bob     30  b@x.com   LA
# carol   22  c@x.com   SF

الضم باستخدام عمود في أحد الجدولين وفهرس في الآخر

# orders has customer_id as a column; customers is indexed by customer_id
customers_indexed = pd.DataFrame(
    {'name': ['Alice', 'Bob', 'Carol']},
    index=[101, 102, 103]
)
orders = pd.DataFrame({
    'order_id': [1, 2, 3],
    'customer_id': [101, 102, 101]
})

result = pd.merge(orders, customers_indexed,
                  left_on='customer_id', right_index=True)
print(result)
#    order_id  customer_id   name
# 0         1          101  Alice
# 2         3          101  Alice
# 1         2          102    Bob

استخدام left_index و right_index في merge()

# Both DataFrames indexed by user_id
demog = pd.DataFrame({'age': [25, 30]}, index=[1, 2])
behav = pd.DataFrame({'clicks': [10, 5]}, index=[1, 2])

# Equivalent joins
result1 = demog.join(behav)  # left join
result2 = pd.merge(demog, behav, left_index=True, right_index=True)  # inner join

print(result1)
print(result2)

لماذا نستخدم عمليات الضم القائمة على الفهرس؟

# Time series example: join temperature and humidity by date index
import numpy as np
dates = pd.date_range('2024-01-01', periods=5)
temp = pd.DataFrame({'temp_c': [10, 12, 9, 11, 13]}, index=dates)
humid = pd.DataFrame({'humidity': [65, 70, 60, 75, 68]}, index=dates)

weather = temp.join(humid)
print(weather.head())

التعامل مع أسماء الأعمدة المتداخلة

df_a = pd.DataFrame({'value': [1, 2]}, index=['x', 'y'])
df_b = pd.DataFrame({'value': [10, 20]}, index=['x', 'y'])

# Without suffixes: raises ValueError
# result = df_a.join(df_b)

# With suffixes: disambiguate column names
result = df_a.join(df_b, lsuffix='_left', rsuffix='_right')
print(result)
#    value_left  value_right
# x           1           10
# y           2           20

set_index قبل الضم

orders_col = pd.DataFrame({'order_id': [1,2,3], 'customer_id': [10,20,10], 'amount': [100,200,150]})
cust_col = pd.DataFrame({'customer_id': [10,20], 'name': ['Alice','Bob']})

result = (
    orders_col.set_index('customer_id')
    .join(cust_col.set_index('customer_id'), how='left')
    .reset_index()
)
print(result)

محاذاة Series مع فهرس إطار بيانات

df = pd.DataFrame({'sales': [100, 200, 150]}, index=['A', 'B', 'C'])
tax_rate = pd.Series({'A': 0.1, 'B': 0.2, 'C': 0.15})

# Index alignment: Series aligns to DataFrame index automatically
df['tax'] = df['sales'] * tax_rate
print(df)
#    sales   tax
# A    100  10.0
# B    200  40.0
# C    150  22.5

أداء الضم باستخدام الفهرس

# Sort index before repeated joins for speed
left = left.sort_index()
right = right.sort_index()

# Both sorted -> Pandas uses merge path with binary search
result = left.join(right, how='inner')

# Check if index is sorted
print('Left sorted:', left.index.is_monotonic_increasing)
print('Right sorted:', right.index.is_monotonic_increasing)

تحقق سريع

مراجعة الدرس