Python获取pandas数据帧中所有特征组合的条件概率

Question

我有一个熊猫数据框架，里面有一些分类变量。像这样-

>>df
 'a', 'x'
 'a', 'y'

现在，我想返回一个矩阵，其中每个级别的条件概率与其他级别一起出现。请看上面的数据框-

^{pr2}$

这三个条目对应于级别“a”、“x”和“y”。在

这是因为在第一列为“a”的条件下，“x”和“y”出现的概率各为0.5，依此类推。 我有一些代码可以做到这一点（下面）。然而，问题是它的速度慢得令人难以忍受。太慢了，我想用它的应用程序超时了。有人有什么小窍门可以让它更快吗？在

df = pd.read_csv('pathToData.csv')
df = df.fillna("null")
cols = 0
col_levels = []
columns = {}
num = 0
for i in df.columns:
cols += len(set(df[i]))
col_levels.append(np.sort(list(set(df[i]))))
for j in np.sort(list(set(df[i]))):
    columns[i + '_' + str(j)] = num
    num += 1

res = np.eye(cols)

for i in range(len(df.columns)):
  for j in range(len(df.columns)):
    if i != j:
        row_feature = df.columns[i]
        col_feature = df.columns[j]
        rowLevels = col_levels[i]
        colLevels = col_levels[j]
        for ii in rowLevels:
            for jj in colLevels:                
                frst = (df[row_feature] == ii) * 1
                scnd = (df[col_feature] == jj) * 1
                prob = sum(frst*scnd)/(sum(frst) + 1e-9)
                frst_ind = columns[row_feature + '_' + ii]
                scnd_ind = columns[col_feature + '_' + jj]
                res[frst_ind, scnd_ind] = prob

编辑：这里有一个更大的例子：

>>df
'a', 'x', 'l'
'a', 'y', 'l'
'b', 'x', 'l'

这里不同类别的数量是“a”、“b”、“x”、“y”和“l”。因为这是5个类别，所以输出矩阵应该是5x5。第一行和第一列是“a”以“a”为条件出现的频率。当然，这是1（所有的对角线也是）。第一行和第二列以“a”为条件，“b”的概率是多少。因为'a'和'b'是同一列的一部分，所以这是零。第一行和第三列是“x”条件于“a”的概率。我们看到“a”出现了两次，但在“x”中只出现了一次。所以，这个概率是0.5。等等。在

Answer 1

我解决问题的方法是首先计算数据集中所有唯一的级别。然后通过这些层的笛卡尔积循环。在每个步骤中，过滤数据集以创建条件为真的子集。然后，计算发生事件的子集中的行数。下面是我的代码。在

import pandas as pd
from itertools import product
from collections import defaultdict

df = pd.DataFrame({
    'col1': ['a', 'a', 'b'],
    'col2': ['x', 'y', 'x'],
    'col3': ['l', 'l', 'l']
})

levels = df.stack().unique()

res = defaultdict(dict)
for event, cond in product(levels, levels):

    # create a subset of rows with at least one element equal to cond
    conditional_set = df[(df == cond).any(axis=1)]
    conditional_set_size = len(conditional_set)

    # count the number of rows in the subset where at least one element is equal to event
    conditional_event_count = (conditional_set == event).any(axis=1).sum()

    res[event][cond] = conditional_event_count / conditional_set_size

result_df = pd.DataFrame(res)
print(result_df)

# OUTPUT    
#       a         b    l         x         y
# a  1.000000  0.000000  1.0  0.500000  0.500000
# b  0.000000  1.000000  1.0  1.000000  0.000000
# l  0.666667  0.333333  1.0  0.666667  0.333333
# x  0.500000  0.500000  1.0  1.000000  0.000000
# y  1.000000  0.000000  1.0  0.000000  1.000000

我相信还有其他更快的方法，但这是我首先想到的。在