仅重新索引 MultiIndex 数据帧的级别，reindex() 损坏了吗？

Question

我尝试仅在一个级别上重新索引具有两个或多个索引的数据帧，但.reindex()与level参数一起使用，正如我在此答案中看到的那样，除了预期的行为之外，似乎什么都不做。

这是我尝试使用的代码：

import pandas as pd

dtest = pd.DataFrame([['Martin', 'room_1', 3],
                      ['Martin', 'room_2', 2],
                      ['Georges', 'room_2', 4],
                      ['Georges', 'room_1', 12]],
                     columns=['name', 'room', 'time_spent'])
dtest.set_index(['name', 'room',], inplace=True)
display(dtest)
print(dtest.reindex(
    ['room_1', 'room_2', 'room_3'], level=1, fill_value=0))

哪个输出

                time_spent
name    room              
Martin  room_1           3
        room_2           2
Georges room_1          12
        room_2           4

而我期待的输出是

                time_spent
name    room              
Martin  room_1           3
        room_2           2
        room_3           0
Georges room_1          12
        room_2           4
        room_3           0

reindex() 字面上什么也没做。

我是否错过了使用的重要细节，reindex或者有什么东西坏了？

我正在使用 Python 3.6.7 (v3.6.7:6ec5cf24b7, Oct 20 2018, 03:02:14) 的最新版本的 Pandas。

接受答案后编辑

我接受了@anky_91 的回答，他实际上提供了两种不同的解决方案。由于我的实际用例涉及多索引中的更多级别，让我用更多级别强调他的两个解决方案的行为。

起始数据帧现在由

import pandas as pd

dtest2 = pd.DataFrame([['2020-01-05', 'Martin', 'room_1', 3],
                      ['2020-01-05', 'Martin', 'room_2', 2],
                      ['2020-01-06', 'Georges', 'room_2', 4],
                      ['2020-01-06', 'Georges', 'room_1', 12]],
                     columns=['date', 'name', 'room', 'time_spent'])
dtest2.set_index(['date', 'name', 'room',], inplace=True)
print(dtest2)

哪个输出

                           time_spent
date       name    room              
2020-01-05 Martin  room_1           3
                   room_2           2
2020-01-06 Georges room_2           4
                   room_1          12

适应这种情况的第一个解决方案是

mux = pd.MultiIndex.from_product((dtest2.index.get_level_values(0).unique(),
                                  dtest2.index.get_level_values(1).unique(),
                                  ['room_1', 'room_2', 'room_3']
                            ))
final_first_solution = dtest2.reindex(mux,fill_value=0)
print(final_first_solution)

哪个输出

                           time_spent
2020-01-05 Martin  room_1           3
                   room_2           2
                   room_3           0
           Georges room_1           0
                   room_2           0
                   room_3           0
2020-01-06 Martin  room_1           0
                   room_2           0
                   room_3           0
           Georges room_1          12
                   room_2           4
                   room_3           0

这不是我想要的输出，因为 Martin 只需要出现在 2020-01-05 而 Georges 只需要出现在 2020-01-06。换句话说，我只想扩展最后一层的索引room。但是，我设法调整了第二个解决方案以获得我想要的输出：

final_second_solution = dtest2.unstack((0, 1)).reindex(['room_1', 'room_2', 'room_3'], fill_value=0)\
        .stack((-2, -1)).swaplevel(i=-1, j=0).swaplevel(i=1, j=0).sort_index()
print(final_second_solution)

正确地给我

                           time_spent
date       name    room              
2020-01-05 Martin  room_1         3.0
                   room_2         2.0
                   room_3         0.0
2020-01-06 Georges room_1        12.0
                   room_2         4.0
                   room_3         0.0

这就是为什么我接受了答案。谢谢！

针对不同的用例编辑 2

经过更多测试，当您没有添加新房间，而是想要完成数据框中出现的所有房间时，上述解决方案失败。但是解决方案更简单，因为在这种情况下unstack已经创建了缺失的行，所以我们只需要使用fillna代替reindex。以下代码

import pandas as pd

dtest3 = pd.DataFrame([['2020-01-05', 'Martin', 'room_1', 3],
                      ['2020-01-06', 'Georges', 'room_2', 4]],
                     columns=['date', 'name', 'room', 'time_spent'])
dtest3.set_index(['date', 'name', 'room',], inplace=True)
print(dtest3)
final_third_solution = dtest3.unstack((0, 1)).fillna(0).stack((-2, -1)).reorder_levels([1,2,0]).sort_index()
print(final_third_solution)

因此给出了想要的结果

                           time_spent
date       name    room              
2020-01-05 Martin  room_1         3.0
                   room_2         0.0
2020-01-06 Georges room_1         0.0
                   room_2         4.0

（我还在 usingreorder_levels而不是使用 multiple的评论中包含了该建议swaplevel）。

使用.fillna(0).reindex(..., fill_value=0)应该包含您想要完成和添加新元素的两种情况。

Answer 1

您需要使用pd.MultiIndex.from_product()and创建一个多重索引get_level_values：

mux=(pd.MultiIndex.from_product((dtest.index.get_level_values(0).unique()
                             ,['room_1', 'room_2', 'room_3'])))
final=dtest.reindex(mux,fill_value=0)

                time_spent
Martin  room_1           3
        room_2           2
        room_3           0
Georges room_1          12
        room_2           4
        room_3           0

如果您只想使用现有索引添加另一个索引，请使用Index.union参数from_product()：

mux=(pd.MultiIndex.from_product((dtest.index.get_level_values(0).unique()
        ,dtest.index.get_level_values(1).unique().union(['room3'],sort=False))))
final=dtest.reindex(mux,fill_value=0)

                time_spent
Martin  room_1           3
        room_2           2
        room_3           0
Georges room_1          12
        room_2           4
        room_3           0

stack()使用和unstack()with添加另一种方法swaplevel：

final=dtest.unstack(0).reindex(['room_1', 'room_2', 'room_3']
                     ,fill_value=0).stack().swaplevel().sort_index()

                time_spent
name    room              
Georges room_1          12
        room_2           4
        room_3           0
Martin  room_1           3
        room_2           2
        room_3           0