Combining Datasets

7.5. Combining Datasets#

There are three main ways of combining DataFrame datasets together:

  1. Concatenation (concat)

  2. Merging (merge)

  3. Joining (join)

In this section we will discuss these three methods with examples.

7.5.1. Concatenation#

Concatenation basically glues together DataFrames. Keep in mind that dimensions should match along the axis you are concatenating on. You can use pd.concat and pass in a list of DataFrames to concatenate together:

Let’s build an example DataFrame:

import numpy as np
import pandas as pd

df1 = pd.DataFrame(
    {'A': ['A0', 'A1', 'A2', 'A3'],
     'B': ['B0', 'B1', 'B2', 'B3'],
     'C': ['C0', 'C1', 'C2', 'C3'],
     'D': ['D0', 'D1', 'D2', 'D3']
     },
    index=[0, 1, 2, 3])

df2 = pd.DataFrame({'A': ['A4', 'A5', 'A6', 'A7'],
                    'B': ['B4', 'B5', 'B6', 'B7'],
                    'C': ['C4', 'C5', 'C6', 'C7'],
                    'D': ['D4', 'D5', 'D6', 'D7']},
                   index=[4, 5, 6, 7])

df3 = pd.DataFrame({'A': ['A8', 'A9', 'A10', 'A11'],
                    'B': ['B8', 'B9', 'B10', 'B11'],
                    'C': ['C8', 'C9', 'C10', 'C11'],
                    'D': ['D8', 'D9', 'D10', 'D11']},
                   index=[8, 9, 10, 11])

df1
A B C D
0 A0 B0 C0 D0
1 A1 B1 C1 D1
2 A2 B2 C2 D2
3 A3 B3 C3 D3 
df2
A B C D
4 A4 B4 C4 D4
5 A5 B5 C5 D5
6 A6 B6 C6 D6
7 A7 B7 C7 D7 
df3
A B C D
8 A8 B8 C8 D8
9 A9 B9 C9 D9
10 A10 B10 C10 D10
11 A11 B11 C11 D11

Now let’s try concatenating the DataFrames together.

### Concatenating DataFrames
### the default is to concatenate along rows (axis=0)

pd.concat([df1, df2, df3])
A B C D
0 A0 B0 C0 D0
1 A1 B1 C1 D1
2 A2 B2 C2 D2
3 A3 B3 C3 D3
4 A4 B4 C4 D4
5 A5 B5 C5 D5
6 A6 B6 C6 D6
7 A7 B7 C7 D7
8 A8 B8 C8 D8
9 A9 B9 C9 D9
10 A10 B10 C10 D10
11 A11 B11 C11 D11 
### Concatenating DataFrames along columns (axis=1)
### Note that the indices do not overlap
### The result will have NaNs for missing values

pd.concat([df1, df2, df3], axis=1)
A B C D A B C D A B C D
0 A0 B0 C0 D0 NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN
1 A1 B1 C1 D1 NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN
2 A2 B2 C2 D2 NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN
3 A3 B3 C3 D3 NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN
4 NaN NaN NaN NaN A4 B4 C4 D4 NaN NaN NaN NaN
5 NaN NaN NaN NaN A5 B5 C5 D5 NaN NaN NaN NaN
6 NaN NaN NaN NaN A6 B6 C6 D6 NaN NaN NaN NaN
7 NaN NaN NaN NaN A7 B7 C7 D7 NaN NaN NaN NaN
8 NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN A8 B8 C8 D8
9 NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN A9 B9 C9 D9
10 NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN A10 B10 C10 D10
11 NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN A11 B11 C11 D11

Now let’s build another two DataFrames:

left = pd.DataFrame({'key': ['K0', 'K1', 'K2', 'K3'],
                     'A': ['A0', 'A1', 'A2', 'A3'],
                     'B': ['B0', 'B1', 'B2', 'B3']})

right = pd.DataFrame({'key': ['K0', 'K1', 'K2', 'K3'],
                      'C': ['C0', 'C1', 'C2', 'C3'],
                      'D': ['D0', 'D1', 'D2', 'D3']})

left
key A B
0 K0 A0 B0
1 K1 A1 B1
2 K2 A2 B2
3 K3 A3 B3 
right
key C D
0 K0 C0 D0
1 K1 C1 D1
2 K2 C2 D2
3 K3 C3 D3

7.5.2. Merging#

The merge function allows you to merge DataFrames together using a similar logic as merging SQL Tables together. For example:

pd.merge(left, right, how='inner', on='key')
key A B C D
0 K0 A0 B0 C0 D0
1 K1 A1 B1 C1 D1
2 K2 A2 B2 C2 D2
3 K3 A3 B3 C3 D3

Or to show a more complicated example:

left = pd.DataFrame({'key1': ['K0', 'K0', 'K1', 'K2'],
                     'key2': ['K0', 'K1', 'K0', 'K1'],
                     'A': ['A0', 'A1', 'A2', 'A3'],
                     'B': ['B0', 'B1', 'B2', 'B3']})

right = pd.DataFrame({'key1': ['K0', 'K1', 'K1', 'K2'],
                      'key2': ['K0', 'K0', 'K0', 'K0'],
                      'C': ['C0', 'C1', 'C2', 'C3'],
                      'D': ['D0', 'D1', 'D2', 'D3']})

pd.merge(left, right, on=['key1', 'key2'])
key1 key2 A B C D
0 K0 K0 A0 B0 C0 D0
1 K1 K0 A2 B2 C1 D1
2 K1 K0 A2 B2 C2 D2 
pd.merge(left, right, how='outer', on=['key1', 'key2'])
key1 key2 A B C D
0 K0 K0 A0 B0 C0 D0
1 K0 K1 A1 B1 NaN NaN
2 K1 K0 A2 B2 C1 D1
3 K1 K0 A2 B2 C2 D2
4 K2 K0 NaN NaN C3 D3
5 K2 K1 A3 B3 NaN NaN 
pd.merge(left, right, how='right', on=['key1', 'key2'])
key1 key2 A B C D
0 K0 K0 A0 B0 C0 D0
1 K1 K0 A2 B2 C1 D1
2 K1 K0 A2 B2 C2 D2
3 K2 K0 NaN NaN C3 D3 
pd.merge(left, right, how='left', on=['key1', 'key2'])
key1 key2 A B C D
0 K0 K0 A0 B0 C0 D0
1 K0 K1 A1 B1 NaN NaN
2 K1 K0 A2 B2 C1 D1
3 K1 K0 A2 B2 C2 D2
4 K2 K1 A3 B3 NaN NaN

7.5.3. Joining#

Joining is a convenient method for combining the columns of two potentially differently-indexed DataFrames into a single result DataFrame.

left = pd.DataFrame({'A': ['A0', 'A1', 'A2'],
                     'B': ['B0', 'B1', 'B2']},
                    index=['K0', 'K1', 'K2'])

right = pd.DataFrame({'C': ['C0', 'C2', 'C3'],
                      'D': ['D0', 'D2', 'D3']},
                     index=['K0', 'K2', 'K3'])

print(left)
print()
print(right)

     A   B
K0  A0  B0
K1  A1  B1
K2  A2  B2

     C   D
K0  C0  D0
K2  C2  D2
K3  C3  D3

left.join(right)
A B C D
K0 A0 B0 C0 D0
K1 A1 B1 NaN NaN
K2 A2 B2 C2 D2 
left.join(right, how='outer')
A B C D
K0 A0 B0 C0 D0
K1 A1 B1 NaN NaN
K2 A2 B2 C2 D2
K3 NaN NaN C3 D3
Contents