如何对 GroupBy 对象使用滚动函数

问题描述：

我有一个grouped类型的时间序列对象<pandas.core.groupby.SeriesGroupBy object at 0x03F1A9F0>。grouped.sum()给出了所需的结果，但我无法让 rolling_sum 与该对象一起工作groupby。有没有办法将滚动函数应用于groupby对象？例如：

x = range(0, 6)
id = ['a', 'a', 'a', 'b', 'b', 'b']
df = DataFrame(zip(id, x), columns = ['id', 'x'])
df.groupby('id').sum()
id    x
a    3
b   12

不过，我想要的是类似的东西：

  id  x
0  a  0
1  a  1
2  a  3
3  b  3
4  b  7
5  b  12

解决方案 1：

对于遇到这个老问题的 Google 员工来说：

关于@kekert对@Garrett关于使用新

df.groupby('id')['x'].rolling(2).mean()

而不是现在已弃用的

df.groupby('id')['x'].apply(pd.rolling_mean, 2, min_periods=1)

奇怪的是，新的 .rolling().mean() 方法似乎返回一个多索引系列，首先由 group_by 列索引，然后由索引索引。而旧方法只会返回一个由原始 df 索引单独索引的系列，这可能不太合理，但可以非常方便地将该系列作为新列添加到原始数据框中。

因此我认为我已经找到了一种使用新 rolling() 方法且仍然有效的方式解决方案：

df.groupby('id')['x'].rolling(2).mean().reset_index(0,drop=True)

这应该给你系列

0    0.0
1    0.5
2    1.5
3    3.0
4    3.5
5    4.5

您可以将其添加为一列：

df['x'] = df.groupby('id')['x'].rolling(2).mean().reset_index(0,drop=True)

解决方案 2：

累计数额

为了直接回答这个问题，cumsum 方法将产生所需的序列：

In [17]: df
Out[17]:
  id  x
0  a  0
1  a  1
2  a  2
3  b  3
4  b  4
5  b  5

In [18]: df.groupby('id').x.cumsum()
Out[18]:
0     0
1     1
2     3
3     3
4     7
5    12
Name: x, dtype: int64

pandas 每组滚动函数

更一般地，任何滚动函数都可以按如下方式应用于每个组（使用 @kekert 注释的新 .rolling 方法）。请注意，返回类型是多索引系列，这与以前的（已弃用的） pd.rolling_* 方法不同。

In [10]: df.groupby('id')['x'].rolling(2, min_periods=1).sum()
Out[10]:
id
a   0   0.00
    1   1.00
    2   3.00
b   3   3.00
    4   7.00
    5   9.00
Name: x, dtype: float64

要应用每组滚动函数并按原始数据帧顺序接收结果，应使用变换：

In [16]: df.groupby('id')['x'].transform(lambda s: s.rolling(2, min_periods=1).sum())
Out[16]:
0    0
1    1
2    3
3    3
4    7
5    9
Name: x, dtype: int64

弃用的方法

作为参考，现在已弃用的 pandas.rolling_mean 的行为如下：

In [16]: df.groupby('id')['x'].apply(pd.rolling_mean, 2, min_periods=1)
Out[16]: 
0    0.0
1    0.5
2    1.5
3    3.0
4    3.5
5    4.5

解决方案 3：

这是另一种具有很好概括性并使用了熊猫扩展方法的方法。

它非常高效，并且对于固定窗口的滚动窗口计算（例如时间序列）也非常有效。

# Import pandas library
import pandas as pd

# Prepare columns
x = range(0, 6)
id = ['a', 'a', 'a', 'b', 'b', 'b']

# Create dataframe from columns above
df = pd.DataFrame({'id':id, 'x':x})

# Calculate rolling sum with infinite window size (i.e. all rows in group) using "expanding"
df['rolling_sum'] = df.groupby('id')['x'].transform(lambda x: x.expanding().sum())

# Output as desired by original poster
print(df)
  id  x  rolling_sum
0  a  0            0
1  a  1            1
2  a  2            3
3  b  3            3
4  b  4            7
5  b  5           12

解决方案 4：

如果您需要将分组滚动函数重新分配回原始 Dataframe，同时保持顺序和组，则可以使用该transform函数。

df.sort_values(by='date', inplace=True)
grpd = df.groupby('group_key')
#using center=false to assign values on window's last row
df['val_rolling_7_mean'] = grpd['val'].transform(lambda x: x.rolling(7, center=False).mean())

解决方案 5：

我不确定机制，但这是可行的。请注意，返回的值只是一个 ndarray。我认为您可以以这种方式应用任何累积或“滚动”函数，它应该具有相同的结果。

我已经用和测试过它cumprod，它们都返回一个 ndarray。我认为 pandas 足够聪明，知道这些函数返回一个系列，因此该函数被用作转换而不是聚合。cummax`cummin`

In [35]: df.groupby('id')['x'].cumsum()
Out[35]:
0     0
1     1
2     3
3     3
4     7
5    12

编辑：我发现这个语法确实返回了一个系列，这很奇怪：

In [54]: df.groupby('id')['x'].transform('cumsum')
Out[54]:
0     0
1     1
2     3
3     3
4     7
5    12
Name: x