Python Pandas实现长宽格式数据转换详解

陆景行

发布时间：2026-10-13 | 3人浏览过

原创

本文介绍如何在Python中使用Pandas库实现数据框的长格式与宽格式相互转换。通过stack和unstack方法，可将键值对形式的堆叠数据重塑为宽表，反之亦然。文章提供完整代码示例，涵盖从CSV读取、PeriodIndex构建到最终pivot和unstack操作的全过程，帮助开发者处理数据库交互中的常见数据结构转换需求。

本文直接展示核心代码实现过程。


# encoding=utf-8

import numpy as np
import pandas as pd

# 长宽格式的转换
# 1
data = pd.read_csv('d:data/macrodata.csv')
print 'data:=\n', data
print 'data.to_records():=\n', data.to_records()
print 'data.year:=\n', data.year
print 'data.quarter:=\n', data.quarter

periods = pd.PeriodIndex(year=data.year, quarter=data.quarter, name='date')
print 'periods:=\n', periods
data = pd.DataFrame(data.to_records(),
          columns=pd.Index(['realgdp', 'infl', 'unemp'], name='item'),
          index=periods.to_timestamp('D', 'end'))
print 'data:=\n', data
ldata = data.stack().reset_index().rename(columns={0: 'value'})
# print 'ldata:=\n', ldata
print 'ldata.get(\'realgdp\'):=\n', ldata.get('realgdp')
print 'ldata.get(\'unemp\'):=\n', ldata.get('unemp')
wdata = ldata.pivot('date', 'item', 'value')
print 'ldata:=\n', ldata
print 'wdata:=\n', wdata

# 2
print 'ldata[:10]:=\n', ldata[:10]
pivoted = ldata.pivot('date', 'item', 'value')
print 'pivoted:=\n', pivoted
print 'pivoted.head():=\n', pivoted.head()
print 'ldata:=\n', ldata
ldata['value2'] = np.random.randn(len(ldata))
print 'ldata[\'value2\']:=\n', ldata['value2']
print 'ldata[:10]:=\n', ldata[:10]
pivoted = ldata.pivot('date', 'item')
print 'pivoted:=\n', pivoted
print pivoted[:5]
print 'pivoted[\'value\'][:5]:=\n', pivoted['value'][:5]
print 'ldata:=\n', ldata
unstacked = ldata.set_index(['date', 'item']).unstack('item')
print 'unstacked:=\n', unstacked

print 'test'

数据结构重塑原理

补充知识：Python使用Pandas库通过stack和unstack函数进行行列重塑，实现键值对（key-value）向宽表的转换。

数据结构重塑（reshape）

长宽格式转换示例

在与数据库交互时，经常需要处理堆叠格式（key-value）与宽表形式（dataframe）之间的转换，例如以下场景：

堆叠格式示例：

宽表形式dataframe示例：

以下是实现两者相互转换的具体代码示例：


import pandas as pd
import numpy as np
 
 
# 常用的表格形式的数据结构
df = pd.DataFrame(np.arange(6).reshape((2,3)), index=['id1','id2'], columns=['attr1','attr2','attr3'])
print(df)
out:
  attr1 attr2 attr3
id1   0   1   2
id2   3   4   5
 
# 宽表形式(dataframe)转变为堆叠形式（key-value）形式
# 数据库中常以该形式存储
df_key_value = df.stack().reset_index()
df_key_value.columns = ['id', 'attr', 'value']
print(df_key_value)
out:
id	attr	value
0	id1	attr1	0
1	id1	attr2	1
2	id1	attr3	2
3	id2	attr1	3
4	id2	attr2	4
5	id2	attr3	5
 
# 堆叠转换为宽表形式
 
# 用set_index创建层次化索引，在用unstack重塑
# unstack中作为旋转轴的变量（如attr），其值会作为列变量展开
df_key_value.set_index(['id','attr']).unstack('attr')
out:
value
attr	attr1	attr2	attr3
id			
id1	0	1	2
id2	3	4	5
 
# 多层索引转化为宽表
df_long = df_key_value.set_index(['id','attr']).unstack('attr')['value'].reset_index()
df_long
out:
attr	id	attr1	attr2	attr3
0	id1	0	1	2
1	id2	3	4	5
 
# 堆叠转换为宽表的快捷键---pivot
df_key_value.pivot('id','attr','value')
out:
attr	attr1	attr2	attr3
id			
id1	0	1	2
id2	3	4	5

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