根据dataframe中两列的数值同时出现与否,创建一个稀疏矩阵,使用scipy.sparse.coo_matrix

最近学习coursera上的 How to Win a Data Science Competition: Learn from Top Kagglers 的课程,在完成其中一个jupyter notebook的作业时,遇到了一个问题,想写一篇关于这个问题解决方案的文章。

问题:给定一个dataframe,如果其中两列的数值同时出现,在稀疏矩阵中相应的位置赋值为1,否则为0,该稀疏矩阵也可以称作Incidence matrix。 

我使用scipy.sparse.coo_matrix((data, (row, col))) 方法创建稀疏矩阵,还有其他的方法可以创建正确的稀疏矩阵,感兴趣的小伙伴可以自行搜索,并欢迎在下方留言,供大家学习。

假设我们的dataframe如下图所示,要创建一个稀疏矩阵,当a和b的数据(i,j)同时出现时,稀疏矩阵在(i,j)位置的值为1,其余地方的值都为0:

根据dataframe中两列的数值同时出现与否,创建一个稀疏矩阵,使用scipy.sparse.coo_matrix_第1张图片

首先明确我们想要得到的稀疏矩阵的形式,如下,并且空白的地方都是0:

根据dataframe中两列的数值同时出现与否,创建一个稀疏矩阵,使用scipy.sparse.coo_matrix_第2张图片

明确了稀疏矩阵长什么样之后,如何使用scipy.sparse.coo_matrix函数,创建一个相应的稀疏矩阵呢?

coo_matrix 函数需要接收三个参数,data,row 和 col。下面通过上述的例子,简述我是如何确定这三个参数的。

第一步,合并“a” 和 “b” 中的数值,分别以 “a”—> "b" 的顺序和“b”—>“a”的顺序合并,暂且称作我们的dataframe 为df。具体方式如下:

row_temp = df.a.append(df.b)

col_temp = df.b.append(df.a)

第二步,按照列合并row_temp 和 col_temp,目的是为了删除重复的行,可以看到在我们的例子中有(0,5)和(5,0)这样的两对,当我们只有(0,5)或者只有(5,0)这样一对的时候,就会在稀疏矩阵的(0,5)和(5,0)的位置都填上1,所以我们要删除其中的一对,保证我们的稀疏矩阵中只包含数值0或者数值1。

df_temp = pd.concat([row_temp, col_temp], axis=1)

df_temp = df_temp.drop_duplicates()

第三步,明确row和col参数

row = df_temp[0]

col = df_temp[1]

第四步,明确data参数

data = np.ones(len(row))

第五步,找到了data,row和col参数,将它们填入到coo_matrix函数,创建稀疏矩阵

sp_mat = scipy.sparse.coo_matrix((data, (row, col)),dtype=int)

第六步,判断我们生成的稀疏矩阵是否正确

assert sp_mat.max() == 1

如果想看到更加详细的说明与code,可以点击这里,进入到我的github中查看。

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