zmc
2023-08-08 e792e9a60d958b93aef96050644f369feb25d61b
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84
85
86
87
88
89
90
91
92
93
94
95
96
97
98
99
100
101
102
103
104
105
106
107
108
109
110
111
112
113
114
115
116
117
118
119
120
121
122
123
124
125
126
127
128
129
130
131
132
133
134
135
136
137
138
139
140
141
142
143
144
145
146
147
148
149
150
151
152
153
154
155
156
157
158
159
160
161
162
163
164
165
166
167
168
169
170
171
172
173
174
175
176
177
178
179
180
181
182
183
184
185
186
187
188
189
190
191
192
193
194
195
196
197
198
199
200
201
202
203
204
205
206
207
208
209
210
211
212
213
214
215
216
217
218
219
220
221
222
223
224
225
226
227
228
229
230
231
232
233
234
235
236
237
238
239
240
241
242
243
244
245
246
247
248
249
250
251
252
253
254
255
256
257
258
259
260
261
262
263
264
265
266
267
268
269
270
271
272
273
274
275
276
277
278
279
280
281
282
283
284
285
286
287
288
289
290
291
292
293
294
295
296
297
298
299
300
301
302
303
304
305
306
307
308
309
310
311
312
313
314
315
316
317
318
319
320
321
322
323
324
325
326
327
328
329
330
331
332
333
334
335
336
337
338
339
340
341
342
343
344
345
346
347
348
349
350
351
352
353
354
355
356
357
358
359
360
361
362
363
364
365
366
367
368
369
370
371
372
373
374
375
376
377
378
379
380
381
382
383
384
385
386
387
388
389
390
391
392
393
394
395
396
397
398
399
400
401
402
403
404
405
406
407
408
409
410
411
412
413
414
415
416
417
418
419
420
421
422
423
424
425
426
427
428
429
430
431
432
433
434
435
436
437
438
439
440
441
442
443
444
445
446
447
448
449
450
451
452
453
454
455
456
457
458
459
460
461
462
463
464
465
466
467
468
469
470
471
472
473
474
475
476
477
478
479
480
481
482
483
484
485
486
487
488
489
490
491
492
493
494
495
496
497
498
499
500
501
502
503
504
505
506
507
508
509
510
511
512
513
514
515
516
517
518
519
520
521
522
523
524
525
526
527
528
529
530
531
532
533
534
535
536
537
538
539
540
from __future__ import annotations
 
import re
from typing import (
    TYPE_CHECKING,
    Hashable,
)
 
import numpy as np
 
from pandas.util._decorators import Appender
 
from pandas.core.dtypes.common import (
    is_extension_array_dtype,
    is_list_like,
)
from pandas.core.dtypes.concat import concat_compat
from pandas.core.dtypes.missing import notna
 
import pandas.core.algorithms as algos
from pandas.core.arrays import Categorical
import pandas.core.common as com
from pandas.core.indexes.api import (
    Index,
    MultiIndex,
)
from pandas.core.reshape.concat import concat
from pandas.core.reshape.util import tile_compat
from pandas.core.shared_docs import _shared_docs
from pandas.core.tools.numeric import to_numeric
 
if TYPE_CHECKING:
    from pandas._typing import AnyArrayLike
 
    from pandas import DataFrame
 
 
@Appender(_shared_docs["melt"] % {"caller": "pd.melt(df, ", "other": "DataFrame.melt"})
def melt(
    frame: DataFrame,
    id_vars=None,
    value_vars=None,
    var_name=None,
    value_name: Hashable = "value",
    col_level=None,
    ignore_index: bool = True,
) -> DataFrame:
    # If multiindex, gather names of columns on all level for checking presence
    # of `id_vars` and `value_vars`
    if isinstance(frame.columns, MultiIndex):
        cols = [x for c in frame.columns for x in c]
    else:
        cols = list(frame.columns)
 
    if value_name in frame.columns:
        raise ValueError(
            f"value_name ({value_name}) cannot match an element in "
            "the DataFrame columns."
        )
 
    if id_vars is not None:
        if not is_list_like(id_vars):
            id_vars = [id_vars]
        elif isinstance(frame.columns, MultiIndex) and not isinstance(id_vars, list):
            raise ValueError(
                "id_vars must be a list of tuples when columns are a MultiIndex"
            )
        else:
            # Check that `id_vars` are in frame
            id_vars = list(id_vars)
            missing = Index(com.flatten(id_vars)).difference(cols)
            if not missing.empty:
                raise KeyError(
                    "The following 'id_vars' are not present "
                    f"in the DataFrame: {list(missing)}"
                )
    else:
        id_vars = []
 
    if value_vars is not None:
        if not is_list_like(value_vars):
            value_vars = [value_vars]
        elif isinstance(frame.columns, MultiIndex) and not isinstance(value_vars, list):
            raise ValueError(
                "value_vars must be a list of tuples when columns are a MultiIndex"
            )
        else:
            value_vars = list(value_vars)
            # Check that `value_vars` are in frame
            missing = Index(com.flatten(value_vars)).difference(cols)
            if not missing.empty:
                raise KeyError(
                    "The following 'value_vars' are not present in "
                    f"the DataFrame: {list(missing)}"
                )
        if col_level is not None:
            idx = frame.columns.get_level_values(col_level).get_indexer(
                id_vars + value_vars
            )
        else:
            idx = algos.unique(frame.columns.get_indexer_for(id_vars + value_vars))
        frame = frame.iloc[:, idx]
    else:
        frame = frame.copy()
 
    if col_level is not None:  # allow list or other?
        # frame is a copy
        frame.columns = frame.columns.get_level_values(col_level)
 
    if var_name is None:
        if isinstance(frame.columns, MultiIndex):
            if len(frame.columns.names) == len(set(frame.columns.names)):
                var_name = frame.columns.names
            else:
                var_name = [f"variable_{i}" for i in range(len(frame.columns.names))]
        else:
            var_name = [
                frame.columns.name if frame.columns.name is not None else "variable"
            ]
    if isinstance(var_name, str):
        var_name = [var_name]
 
    N, K = frame.shape
    K -= len(id_vars)
 
    mdata: dict[Hashable, AnyArrayLike] = {}
    for col in id_vars:
        id_data = frame.pop(col)
        if is_extension_array_dtype(id_data):
            if K > 0:
                id_data = concat([id_data] * K, ignore_index=True)
            else:
                # We can't concat empty list. (GH 46044)
                id_data = type(id_data)([], name=id_data.name, dtype=id_data.dtype)
        else:
            # error: Incompatible types in assignment (expression has type
            # "ndarray[Any, dtype[Any]]", variable has type "Series")
            id_data = np.tile(id_data._values, K)  # type: ignore[assignment]
        mdata[col] = id_data
 
    mcolumns = id_vars + var_name + [value_name]
 
    if frame.shape[1] > 0:
        mdata[value_name] = concat(
            [frame.iloc[:, i] for i in range(frame.shape[1])]
        ).values
    else:
        mdata[value_name] = frame._values.ravel("F")
    for i, col in enumerate(var_name):
        # asanyarray will keep the columns as an Index
        mdata[col] = np.asanyarray(frame.columns._get_level_values(i)).repeat(N)
 
    result = frame._constructor(mdata, columns=mcolumns)
 
    if not ignore_index:
        result.index = tile_compat(frame.index, K)
 
    return result
 
 
def lreshape(data: DataFrame, groups, dropna: bool = True) -> DataFrame:
    """
    Reshape wide-format data to long. Generalized inverse of DataFrame.pivot.
 
    Accepts a dictionary, ``groups``, in which each key is a new column name
    and each value is a list of old column names that will be "melted" under
    the new column name as part of the reshape.
 
    Parameters
    ----------
    data : DataFrame
        The wide-format DataFrame.
    groups : dict
        {new_name : list_of_columns}.
    dropna : bool, default True
        Do not include columns whose entries are all NaN.
 
    Returns
    -------
    DataFrame
        Reshaped DataFrame.
 
    See Also
    --------
    melt : Unpivot a DataFrame from wide to long format, optionally leaving
        identifiers set.
    pivot : Create a spreadsheet-style pivot table as a DataFrame.
    DataFrame.pivot : Pivot without aggregation that can handle
        non-numeric data.
    DataFrame.pivot_table : Generalization of pivot that can handle
        duplicate values for one index/column pair.
    DataFrame.unstack : Pivot based on the index values instead of a
        column.
    wide_to_long : Wide panel to long format. Less flexible but more
        user-friendly than melt.
 
    Examples
    --------
    >>> data = pd.DataFrame({'hr1': [514, 573], 'hr2': [545, 526],
    ...                      'team': ['Red Sox', 'Yankees'],
    ...                      'year1': [2007, 2007], 'year2': [2008, 2008]})
    >>> data
       hr1  hr2     team  year1  year2
    0  514  545  Red Sox   2007   2008
    1  573  526  Yankees   2007   2008
 
    >>> pd.lreshape(data, {'year': ['year1', 'year2'], 'hr': ['hr1', 'hr2']})
          team  year   hr
    0  Red Sox  2007  514
    1  Yankees  2007  573
    2  Red Sox  2008  545
    3  Yankees  2008  526
    """
    if isinstance(groups, dict):
        keys = list(groups.keys())
        values = list(groups.values())
    else:
        keys, values = zip(*groups)
 
    all_cols = list(set.union(*(set(x) for x in values)))
    id_cols = list(data.columns.difference(all_cols))
 
    K = len(values[0])
 
    for seq in values:
        if len(seq) != K:
            raise ValueError("All column lists must be same length")
 
    mdata = {}
    pivot_cols = []
 
    for target, names in zip(keys, values):
        to_concat = [data[col]._values for col in names]
 
        mdata[target] = concat_compat(to_concat)
        pivot_cols.append(target)
 
    for col in id_cols:
        mdata[col] = np.tile(data[col]._values, K)
 
    if dropna:
        mask = np.ones(len(mdata[pivot_cols[0]]), dtype=bool)
        for c in pivot_cols:
            mask &= notna(mdata[c])
        if not mask.all():
            mdata = {k: v[mask] for k, v in mdata.items()}
 
    return data._constructor(mdata, columns=id_cols + pivot_cols)
 
 
def wide_to_long(
    df: DataFrame, stubnames, i, j, sep: str = "", suffix: str = r"\d+"
) -> DataFrame:
    r"""
    Unpivot a DataFrame from wide to long format.
 
    Less flexible but more user-friendly than melt.
 
    With stubnames ['A', 'B'], this function expects to find one or more
    group of columns with format
    A-suffix1, A-suffix2,..., B-suffix1, B-suffix2,...
    You specify what you want to call this suffix in the resulting long format
    with `j` (for example `j='year'`)
 
    Each row of these wide variables are assumed to be uniquely identified by
    `i` (can be a single column name or a list of column names)
 
    All remaining variables in the data frame are left intact.
 
    Parameters
    ----------
    df : DataFrame
        The wide-format DataFrame.
    stubnames : str or list-like
        The stub name(s). The wide format variables are assumed to
        start with the stub names.
    i : str or list-like
        Column(s) to use as id variable(s).
    j : str
        The name of the sub-observation variable. What you wish to name your
        suffix in the long format.
    sep : str, default ""
        A character indicating the separation of the variable names
        in the wide format, to be stripped from the names in the long format.
        For example, if your column names are A-suffix1, A-suffix2, you
        can strip the hyphen by specifying `sep='-'`.
    suffix : str, default '\\d+'
        A regular expression capturing the wanted suffixes. '\\d+' captures
        numeric suffixes. Suffixes with no numbers could be specified with the
        negated character class '\\D+'. You can also further disambiguate
        suffixes, for example, if your wide variables are of the form A-one,
        B-two,.., and you have an unrelated column A-rating, you can ignore the
        last one by specifying `suffix='(!?one|two)'`. When all suffixes are
        numeric, they are cast to int64/float64.
 
    Returns
    -------
    DataFrame
        A DataFrame that contains each stub name as a variable, with new index
        (i, j).
 
    See Also
    --------
    melt : Unpivot a DataFrame from wide to long format, optionally leaving
        identifiers set.
    pivot : Create a spreadsheet-style pivot table as a DataFrame.
    DataFrame.pivot : Pivot without aggregation that can handle
        non-numeric data.
    DataFrame.pivot_table : Generalization of pivot that can handle
        duplicate values for one index/column pair.
    DataFrame.unstack : Pivot based on the index values instead of a
        column.
 
    Notes
    -----
    All extra variables are left untouched. This simply uses
    `pandas.melt` under the hood, but is hard-coded to "do the right thing"
    in a typical case.
 
    Examples
    --------
    >>> np.random.seed(123)
    >>> df = pd.DataFrame({"A1970" : {0 : "a", 1 : "b", 2 : "c"},
    ...                    "A1980" : {0 : "d", 1 : "e", 2 : "f"},
    ...                    "B1970" : {0 : 2.5, 1 : 1.2, 2 : .7},
    ...                    "B1980" : {0 : 3.2, 1 : 1.3, 2 : .1},
    ...                    "X"     : dict(zip(range(3), np.random.randn(3)))
    ...                   })
    >>> df["id"] = df.index
    >>> df
      A1970 A1980  B1970  B1980         X  id
    0     a     d    2.5    3.2 -1.085631   0
    1     b     e    1.2    1.3  0.997345   1
    2     c     f    0.7    0.1  0.282978   2
    >>> pd.wide_to_long(df, ["A", "B"], i="id", j="year")
    ... # doctest: +NORMALIZE_WHITESPACE
                    X  A    B
    id year
    0  1970 -1.085631  a  2.5
    1  1970  0.997345  b  1.2
    2  1970  0.282978  c  0.7
    0  1980 -1.085631  d  3.2
    1  1980  0.997345  e  1.3
    2  1980  0.282978  f  0.1
 
    With multiple id columns
 
    >>> df = pd.DataFrame({
    ...     'famid': [1, 1, 1, 2, 2, 2, 3, 3, 3],
    ...     'birth': [1, 2, 3, 1, 2, 3, 1, 2, 3],
    ...     'ht1': [2.8, 2.9, 2.2, 2, 1.8, 1.9, 2.2, 2.3, 2.1],
    ...     'ht2': [3.4, 3.8, 2.9, 3.2, 2.8, 2.4, 3.3, 3.4, 2.9]
    ... })
    >>> df
       famid  birth  ht1  ht2
    0      1      1  2.8  3.4
    1      1      2  2.9  3.8
    2      1      3  2.2  2.9
    3      2      1  2.0  3.2
    4      2      2  1.8  2.8
    5      2      3  1.9  2.4
    6      3      1  2.2  3.3
    7      3      2  2.3  3.4
    8      3      3  2.1  2.9
    >>> l = pd.wide_to_long(df, stubnames='ht', i=['famid', 'birth'], j='age')
    >>> l
    ... # doctest: +NORMALIZE_WHITESPACE
                      ht
    famid birth age
    1     1     1    2.8
                2    3.4
          2     1    2.9
                2    3.8
          3     1    2.2
                2    2.9
    2     1     1    2.0
                2    3.2
          2     1    1.8
                2    2.8
          3     1    1.9
                2    2.4
    3     1     1    2.2
                2    3.3
          2     1    2.3
                2    3.4
          3     1    2.1
                2    2.9
 
    Going from long back to wide just takes some creative use of `unstack`
 
    >>> w = l.unstack()
    >>> w.columns = w.columns.map('{0[0]}{0[1]}'.format)
    >>> w.reset_index()
       famid  birth  ht1  ht2
    0      1      1  2.8  3.4
    1      1      2  2.9  3.8
    2      1      3  2.2  2.9
    3      2      1  2.0  3.2
    4      2      2  1.8  2.8
    5      2      3  1.9  2.4
    6      3      1  2.2  3.3
    7      3      2  2.3  3.4
    8      3      3  2.1  2.9
 
    Less wieldy column names are also handled
 
    >>> np.random.seed(0)
    >>> df = pd.DataFrame({'A(weekly)-2010': np.random.rand(3),
    ...                    'A(weekly)-2011': np.random.rand(3),
    ...                    'B(weekly)-2010': np.random.rand(3),
    ...                    'B(weekly)-2011': np.random.rand(3),
    ...                    'X' : np.random.randint(3, size=3)})
    >>> df['id'] = df.index
    >>> df # doctest: +NORMALIZE_WHITESPACE, +ELLIPSIS
       A(weekly)-2010  A(weekly)-2011  B(weekly)-2010  B(weekly)-2011  X  id
    0        0.548814        0.544883        0.437587        0.383442  0   0
    1        0.715189        0.423655        0.891773        0.791725  1   1
    2        0.602763        0.645894        0.963663        0.528895  1   2
 
    >>> pd.wide_to_long(df, ['A(weekly)', 'B(weekly)'], i='id',
    ...                 j='year', sep='-')
    ... # doctest: +NORMALIZE_WHITESPACE
             X  A(weekly)  B(weekly)
    id year
    0  2010  0   0.548814   0.437587
    1  2010  1   0.715189   0.891773
    2  2010  1   0.602763   0.963663
    0  2011  0   0.544883   0.383442
    1  2011  1   0.423655   0.791725
    2  2011  1   0.645894   0.528895
 
    If we have many columns, we could also use a regex to find our
    stubnames and pass that list on to wide_to_long
 
    >>> stubnames = sorted(
    ...     set([match[0] for match in df.columns.str.findall(
    ...         r'[A-B]\(.*\)').values if match != []])
    ... )
    >>> list(stubnames)
    ['A(weekly)', 'B(weekly)']
 
    All of the above examples have integers as suffixes. It is possible to
    have non-integers as suffixes.
 
    >>> df = pd.DataFrame({
    ...     'famid': [1, 1, 1, 2, 2, 2, 3, 3, 3],
    ...     'birth': [1, 2, 3, 1, 2, 3, 1, 2, 3],
    ...     'ht_one': [2.8, 2.9, 2.2, 2, 1.8, 1.9, 2.2, 2.3, 2.1],
    ...     'ht_two': [3.4, 3.8, 2.9, 3.2, 2.8, 2.4, 3.3, 3.4, 2.9]
    ... })
    >>> df
       famid  birth  ht_one  ht_two
    0      1      1     2.8     3.4
    1      1      2     2.9     3.8
    2      1      3     2.2     2.9
    3      2      1     2.0     3.2
    4      2      2     1.8     2.8
    5      2      3     1.9     2.4
    6      3      1     2.2     3.3
    7      3      2     2.3     3.4
    8      3      3     2.1     2.9
 
    >>> l = pd.wide_to_long(df, stubnames='ht', i=['famid', 'birth'], j='age',
    ...                     sep='_', suffix=r'\w+')
    >>> l
    ... # doctest: +NORMALIZE_WHITESPACE
                      ht
    famid birth age
    1     1     one  2.8
                two  3.4
          2     one  2.9
                two  3.8
          3     one  2.2
                two  2.9
    2     1     one  2.0
                two  3.2
          2     one  1.8
                two  2.8
          3     one  1.9
                two  2.4
    3     1     one  2.2
                two  3.3
          2     one  2.3
                two  3.4
          3     one  2.1
                two  2.9
    """
 
    def get_var_names(df, stub: str, sep: str, suffix: str) -> list[str]:
        regex = rf"^{re.escape(stub)}{re.escape(sep)}{suffix}$"
        pattern = re.compile(regex)
        return [col for col in df.columns if pattern.match(col)]
 
    def melt_stub(df, stub: str, i, j, value_vars, sep: str):
        newdf = melt(
            df,
            id_vars=i,
            value_vars=value_vars,
            value_name=stub.rstrip(sep),
            var_name=j,
        )
        newdf[j] = Categorical(newdf[j])
        newdf[j] = newdf[j].str.replace(re.escape(stub + sep), "", regex=True)
 
        # GH17627 Cast numerics suffixes to int/float
        newdf[j] = to_numeric(newdf[j], errors="ignore")
 
        return newdf.set_index(i + [j])
 
    if not is_list_like(stubnames):
        stubnames = [stubnames]
    else:
        stubnames = list(stubnames)
 
    if any(col in stubnames for col in df.columns):
        raise ValueError("stubname can't be identical to a column name")
 
    if not is_list_like(i):
        i = [i]
    else:
        i = list(i)
 
    if df[i].duplicated().any():
        raise ValueError("the id variables need to uniquely identify each row")
 
    value_vars = [get_var_names(df, stub, sep, suffix) for stub in stubnames]
 
    value_vars_flattened = [e for sublist in value_vars for e in sublist]
    id_vars = list(set(df.columns.tolist()).difference(value_vars_flattened))
 
    _melted = [melt_stub(df, s, i, j, v, sep) for s, v in zip(stubnames, value_vars)]
    melted = _melted[0].join(_melted[1:], how="outer")
 
    if len(i) == 1:
        new = df[id_vars].set_index(i).join(melted)
        return new
 
    new = df[id_vars].merge(melted.reset_index(), on=i).set_index(i + [j])
 
    return new