如何随机排列 Pandas 数据框的行组？

Question

假设我有一个数据框 df：

import numpy as np
import pandas as pd

df = pd.DataFrame(np.random.rand(12,4))

print(df)

     0   1   2   3
0   71  64  84  20
1   48  60  83  61
2   48  78  71  46
3   65  88  66  77
4   71  22  42  58
5   66  76  64  80
6   67  28  74  87
7   32  90  55  78
8   80  42  52  14
9   54  76  73  17
10  32  89  42  36
11  85  78  61  12

如何将 df 的行三乘三随机排列，即如何将前三行 (0、1、2) 与第二行 (3、4、5)、第三行随机排列(6, 7, 8) 或第四 (9, 10, 11) 组？这可能是一个可能的结果：

print(df)

     0   1   2   3
3   65  88  66  77
4   71  22  42  58
5   66  76  64  80
9   54  76  73  17
10  32  89  42  36
11  85  78  61  12
6   67  28  74  87
7   32  90  55  78
8   80  42  52  14
0   71  64  84  20
1   48  60  83  61
2   48  78  71  46

因此，新订单具有来自原始数据帧的第二组 3 行，然后是最后一行，然后是第三行，最后是第一组。

Answer 1

您可以重塑成一个 3D 数组，将第一个轴分成两个，后一个轴的长度 3 对应于组长度，然后使用 np.random.shuffle 进行这样的分组沿第一个轴就地洗牌，其长度与组数相同，可以容纳这些组，从而达到我们想要的结果，就像这样 -

np.random.shuffle(df.values.reshape(-1,3,df.shape[1]))

解释

为了给它一点解释，让我们使用 np.random.permutation 沿第一个轴生成那些随机索引，然后索引到 3D 数组版本。

1] 输入 df :

In [199]: df
Out[199]: 
     0   1   2   3
0   71  64  84  20
1   48  60  83  61
2   48  78  71  46
3   65  88  66  77
4   71  22  42  58
5   66  76  64  80
6   67  28  74  87
7   32  90  55  78
8   80  42  52  14
9   54  76  73  17
10  32  89  42  36
11  85  78  61  12

2] 获取 3D 数组版本：

In [200]: arr_3D = df.values.reshape(-1,3,df.shape[1])

In [201]: arr_3D
Out[201]: 
array([[[71, 64, 84, 20],
        [48, 60, 83, 61],
        [48, 78, 71, 46]],

       [[65, 88, 66, 77],
        [71, 22, 42, 58],
        [66, 76, 64, 80]],

       [[67, 28, 74, 87],
        [32, 90, 55, 78],
        [80, 42, 52, 14]],

       [[54, 76, 73, 17],
        [32, 89, 42, 36],
        [85, 78, 61, 12]]])

3] 获取 3D 版本第一个轴的改组索引和索引：

In [202]: shuffle_idx = np.random.permutation(arr_3D.shape[0])

In [203]: shuffle_idx
Out[203]: array([0, 3, 1, 2])

In [204]: arr_3D[shuffle_idx]
Out[204]: 
array([[[71, 64, 84, 20],
        [48, 60, 83, 61],
        [48, 78, 71, 46]],

       [[54, 76, 73, 17],
        [32, 89, 42, 36],
        [85, 78, 61, 12]],

       [[65, 88, 66, 77],
        [71, 22, 42, 58],
        [66, 76, 64, 80]],

       [[67, 28, 74, 87],
        [32, 90, 55, 78],
        [80, 42, 52, 14]]])

然后，我们将这些值分配回输入数据帧。

使用 np.random.shuffle，我们只是在原地做所有事情，隐藏显式生成改组索引和分配回来所需的工作。

示例运行 -

In [181]: df = pd.DataFrame(np.random.randint(11,99,(12,4)))

In [182]: df
Out[182]: 
     0   1   2   3
0   82  49  80  20
1   19  97  74  81
2   62  20  97  19
3   36  31  14  41
4   27  86  28  58
5   38  68  24  83
6   85  11  25  88
7   21  31  53  19
8   38  45  14  72
9   74  63  40  94
10  69  85  53  81
11  97  96  28  29

In [183]: np.random.shuffle(df.values.reshape(-1,3,df.shape[1]))

In [184]: df
Out[184]: 
     0   1   2   3
0   85  11  25  88
1   21  31  53  19
2   38  45  14  72
3   82  49  80  20
4   19  97  74  81
5   62  20  97  19
6   36  31  14  41
7   27  86  28  58
8   38  68  24  83
9   74  63  40  94
10  69  85  53  81
11  97  96  28  29

Answer 2

与@Divakar 类似的解决方案，可能更简单，因为我直接打乱数据帧的索引：

import numpy as np
import pandas as pd

df = pd.DataFrame([np.arange(0, 12)]*4).T
len_group = 3

index_list = np.array(df.index)
np.random.shuffle(np.reshape(index_list, (-1, len_group)))

shuffled_df = df.loc[index_list, :]

示例输出：

shuffled_df
    Out[82]: 
     0   1   2   3
9    9   9   9   9
10  10  10  10  10
11  11  11  11  11
3    3   3   3   3
4    4   4   4   4
5    5   5   5   5
0    0   0   0   0
1    1   1   1   1
2    2   2   2   2
6    6   6   6   6
7    7   7   7   7
8    8   8   8   8

Answer 3

这与其他两个答案的做法相同，但使用整数除法来创建组列。

nrows_df = len(df)
nrows_group = 3

shuffled = (
    df
    .assign(group_var=df.index // nrows_group)
    .set_index("group_var")
    .loc[np.random.permutation(nrows_df / nrows_group)]
)

如何随机排列 Pandas 数据框的行组？

How to shuffle groups of rows of a Pandas dataframe?

python

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