一起认识层次化索引【Pandas相关知识】

　　前面所涉及的Pandas对象都只有一层索引结构(行索引、列索引)，又称为单层索引，层次化索引可以理解为单层索引的延伸，即在一个轴方向上具有多层索引。

　　对于两层索引结构来说，它可以分为内层索引和外层索引。以某些省市的面积表格为例，我们来认识一下什么是层次化索引，具体如图3-6所示。

　　图3-6 层次化索引图示

　　在图3-6中，按照从左往右的顺序，位于最左边的一列是省的名称，表示外层索引，位于中间的一列是城市的名称，表示内层索引，位于最右边的一列是面积的大小，表示数据。

　　Series和DataFrame均可以实现层次化索引，最常见的方式是在构造方法的index参数中传入一个嵌套列表。接下来，以图3-6为例，创建具有两层索引结构的Series和DataFrame对象，具体如下：

　　(1)创建具有两层索引结构的Series对象，具体代码如下。

   In [65]: import numpy as np
         import pandas as pd
         mulitindex_series = pd.Series([15848,13472,12073.8,
            7813,7446,6444,15230,8269],
              index=[['河北省','河北省','河北省','河北省',
                      '河南省','河南省','河南省','河南省'],
                     ['石家庄市','唐山市','邯郸市','秦皇岛市',
                      '郑州市','开封市','洛阳市','新乡市']])
         mulitindex_series
Out[65]:
河北省 石家庄市       15848.0
        唐山市       13472.0
        邯郸市       12073.8
      秦皇岛市         7813.0
河南省   郑州市         7446.0
        开封市         6444.0
        洛阳市        15230.0
        新乡市         8269.0

　　上述示例中，在使用构造方法创建Series对象时候，index参数接收了一个嵌套列表来设置索引的层级，其中，嵌套的第一个列表会作为外层索引，而嵌套的第二个列表会作为内层索引。

　　(2)创建具有两层索引结构的DataFrame对象，具体代码如下。

   In [66]: import pandas as pd
         from pandas import DataFrame, Series
         # 占地面积为增加的列索引
         mulitindex_df = DataFrame({ ‘占地面积’ :[15848, 13472, 12073.8,
                                     7813, 7446, 6444, 15230, 8269]},
                         index=[['河北省','河北省','河北省','河北省',
                                 '河南省','河南省','河南省','河南省'],
                                ['石家庄市','唐山市','邯郸市','秦皇岛市',
                                 '郑州市','开封市','洛阳市','新乡市']])
         mulitindex_df
Out[66]:
                    占地面积
河北省      石家庄市  15848.0
           唐山市    13472.0
           邯郸市    12073.8
          秦皇岛市    7813.0
河南省       郑州市    7446.0
            开封市    6444.0
            洛阳市   15230.0
            新乡市    8269.0

　　使用DataFrame生成层次化索引的方式与Series生成层次化索引的方式大致相同，都是对参数index进行设置。

　　需要注意的是，在创建层次化索引对象时，嵌套函数中两个列表的长度必须是保持一致的，否则将会出现ValueError错误。

　　除了使用嵌套列表的方式构造层次化索引以外，还可以通过MultiIndex类的方法构建一个层次化索引。MultiIndex类提供了3种创建层次化索引的方法，具体如下：

　　◆MultiIndex.from_tuples()：将元组列表转换为MultiIndex。

　　◆MultiIndex.from_arrays()：将数组列表转换为MultiIndex。

　　◆MultiIndex.from_product()：从多个集合的笛卡儿乘积中创建一个MultiIndex。

　　使用上面的任一种方法，都可以返回一个MultiIndex类对象。在MultiIndex类对象中有三个比较重要的属性，分别是levels、labels和names，其中，levels表示每个级别的唯一标签，labels表示每一个索引列中每个元素在levels中对应的第几个元素，names可以设置索引等级名称。