Table of Contents

Merging, Joining, and Concatenating

There are 3 main ways of combining DataFrames together: Merging, Joining and Concatenating. In this lecture we will discuss these 3 methods with examples.

Example 1: Create DataFrames

In [3]:
import pandas as pd
In [4]:
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])
In [5]:
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])
In [6]:
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])
In [7]:
df1
Out[7]:
A B C D
0 A0 B0 C0 D0
1 A1 B1 C1 D1
2 A2 B2 C2 D2
3 A3 B3 C3 D3
In [8]:
df2
Out[8]:
A B C D
4 A4 B4 C4 D4
5 A5 B5 C5 D5
6 A6 B6 C6 D6
7 A7 B7 C7 D7
In [12]:
df3
Out[12]:
A B C D
8 A8 B8 C8 D8
9 A9 B9 C9 D9
10 A10 B10 C10 D10
11 A11 B11 C11 D11

Concatenation

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

Concat by Rows

In [10]:
pd.concat([df1,df2,df3])
Out[10]:
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

Concat the Columns

You can join the columns by passing axis=1 to concat()

In [18]:
pd.concat([df1,df2,df3],axis=1)
Out[18]:
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

Example 2: Create DataFrames

In [28]:
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']})
In [29]:
left
Out[29]:
A B key
0 A0 B0 K0
1 A1 B1 K1
2 A2 B2 K2
3 A3 B3 K3
In [30]:
right
Out[30]:
C D key
0 C0 D0 K0
1 C1 D1 K1
2 C2 D2 K2
3 C3 D3 K3

Merging

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

In [35]:
pd.merge(left,right,how='inner',on='key')
Out[35]:
A B key C D
0 A0 B0 K0 C0 D0
1 A1 B1 K1 C1 D1
2 A2 B2 K2 C2 D2
3 A3 B3 K3 C3 D3

Or to show a more complicated example:

In [37]:
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']})

Merge on Multiple Keys

In [39]:
pd.merge(left, right, on=['key1', 'key2'])
Out[39]:
A B key1 key2 C D
0 A0 B0 K0 K0 C0 D0
1 A2 B2 K1 K0 C1 D1
2 A2 B2 K1 K0 C2 D2
In [40]:
pd.merge(left, right, how='outer', on=['key1', 'key2'])
Out[40]:
A B key1 key2 C D
0 A0 B0 K0 K0 C0 D0
1 A1 B1 K0 K1 NaN NaN
2 A2 B2 K1 K0 C1 D1
3 A2 B2 K1 K0 C2 D2
4 A3 B3 K2 K1 NaN NaN
5 NaN NaN K2 K0 C3 D3
In [41]:
pd.merge(left, right, how='right', on=['key1', 'key2'])
Out[41]:
A B key1 key2 C D
0 A0 B0 K0 K0 C0 D0
1 A2 B2 K1 K0 C1 D1
2 A2 B2 K1 K0 C2 D2
3 NaN NaN K2 K0 C3 D3
In [42]:
pd.merge(left, right, how='left', on=['key1', 'key2'])
Out[42]:
A B key1 key2 C D
0 A0 B0 K0 K0 C0 D0
1 A1 B1 K0 K1 NaN NaN
2 A2 B2 K1 K0 C1 D1
3 A2 B2 K1 K0 C2 D2
4 A3 B3 K2 K1 NaN NaN

Joining

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

join() is similar to merge() except the keys you want to join on are actually on your index instead of a column.

In [46]:
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'])
In [47]:
left.join(right)
Out[47]:
A B C D
K0 A0 B0 C0 D0
K1 A1 B1 NaN NaN
K2 A2 B2 C2 D2
In [48]:
left.join(right, how='outer')
Out[48]:
A B C D
K0 A0 B0 C0 D0
K1 A1 B1 NaN NaN
K2 A2 B2 C2 D2
K3 NaN NaN C3 D3