Pandas – 查找两个数据帧之间的差异

1. 背景介绍

我们在进行数据分析时，有时需要比较两个数据帧之间的差异。Pandas提供了许多方法来实现这个目标，今天我们将介绍其中的两种方法：merge和compare。通过本篇文章的学习，你将会掌握两种方法的使用和相应的应用场景。

1. merge方法

merge方法可以通过连接两个数据帧并将它们作为一个整体来找出两个数据帧之间的差异。我们先来看一下这个方法的语法：

df_diff = pd.merge(df1, df2, 
                   indicator=True, 
                   how='outer',
                   on='key')

其中：

• df1、df2是两个需要比较的数据帧；
• indicator参数为True，会在结果中增加一个名为"_merge"的列，记录了每个数据在哪个数据帧中出现过，使得我们能够更为方便地观察差异；
• how参数用于表示连接方式，'outer'表示选出df1和df2中的所有记录，如果两个数据帧中有不同的记录，则返回差异结果；
• on参数用于设置连接的键名。

下面通过一个实例来帮助大家理解具体操作。

首先，我们定义两个数据帧df1和df2：

import pandas as pd

df1 = pd.DataFrame({'key': ['A', 'C', 'F', 'H'], 'value': [1, 2, 3, 4]})
df2 = pd.DataFrame({'key': ['B', 'C', 'D', 'F'], 'value': [5, 6, 7, 8]})

接下来，我们使用merge方法，找出df1和df2之间的差异：

df_diff = pd.merge(df1, df2, indicator=True, how='outer', on='key')
print(df_diff)

输出结果如下：

  key  value_x  value_y      _merge
0   A      1.0      NaN   left_only
1   C      2.0      6.0        both
2   F      3.0      8.0        both
3   H      4.0      NaN   left_only
4   B      NaN      5.0  right_only
5   D      NaN      7.0  right_only

结果表明，df1中的记录'A'和'H'只存在于df1中而未在df2中出现，df2中的记录'B'和'D'只存在于df2中而未在df1中出现，而两个数据帧中都存在的记录'C'和'F'在结果中则都被标记为'both'。

1. compare方法

除了merge方法，Pandas还提供了compare方法可以很方便地查找两个数据帧之间的差异。我们先来看一下其语法：

df_diff = df1.compare(df2, 
                       keep_shape=True, 
                       keep_equal=True)

其中：

• keep_shape参数用于表示返回结果是否应与df1的形状保持一致；
• keep_equal参数用于表示是否应包括相同但顺序不同的记录。

下面的例子可以帮助我们了解具体操作。

我们重新定义两个数据帧df1和df2：

df1 = pd.DataFrame({'key': ['A', 'C', 'F', 'H'], 'value': [1, 2, 3, 4]})
df2 = pd.DataFrame({'key': ['B', 'C', 'D', 'F'], 'value': [5, 6, 7, 8]})

然后，我们使用compare方法查找两个数据帧之间的差异：

df_diff = df1.compare(df2, keep_shape=True, keep_equal=True)
print(df_diff)

输出结果如下：

    value      
  self other
0   1.0   NaN
3   4.0   NaN
4   NaN   5.0
5   NaN   7.0

结果表明，df1中的记录'A'和'H'只存在于df1中而未在df2中出现；df2中的记录'B'和'D'只存在于df2中而未在df1中出现；两个数据帧中都存在的记录'C'和'F'在结果中则都被标记为NaN。

1. 总结

无论是merge方法还是compare方法，都可以很方便地找出两个数据帧之间的差异，但两者的应用场景有所不同。merge方法适用于需要把两个数据帧按照一定的键进行合并的场景，而compare方法则更适用于比较两个数据帧之间的全量记录。通过合理选用这两种方法，我们可以更为高效地进行数据分析与比较。