Python Pandas - レベル名を指定してMultiIndexのレベルを並べ替える方法

はじめに

PandasでMultiIndex（マルチインデックス）のレベルを、レベル名を指定して並べ替えたい場合は、MultiIndex.reorder_levels() メソッドを使用します。引数として、並べ替えたい順序のレベル名を渡すだけで、簡単に階層の順序を変更できます。

必要なライブラリのインポート

まず、必要なライブラリをインポートしましょう。

import pandas as pd

MultiIndexの作成

MultiIndexとは、pandasオブジェクトのためのマルチレベル（階層型）インデックスオブジェクトのことです。ここでは、複数の配列からMultiIndexを作成してみます。

arrays = [[2, 4, 3, 1], ['Peter', 'Chris', 'Andy', 'Jacob'], [50, 30, 40, 70]]

from_arrays() メソッドを使用すると、配列のリストからMultiIndexを生成できます。names パラメータを指定すると、各インデックスレベルに名前を付けることができます。

multiIndex = pd.MultiIndex.from_arrays(arrays, names=('rank', 'student', 'points'))

この例では、「rank（順位）」「student（学生名）」「points（点数）」という3つのレベルを持つMultiIndexが作成されます。

reorder_levels()でレベルを並べ替える

MultiIndexのレベルを並べ替えるには、reorder_levels() メソッドを使います。order パラメータに、希望する順序でレベル名をリストとして渡すことで、レベルの並び順を自由に変更できます。

print("\nReorder levels in MultiIndex using level name...\n",multiIndex.reorder_levels(order=['student','rank','points']))

上記の例では、元の順序「rank → student → points」を「student → rank → points」に並べ替えています。

完全なサンプルコード

以下に、ここまでの内容をまとめた完全なコード例を示します。

import pandas as pd

# MultiIndexは、pandasオブジェクトのためのマルチレベル（階層型）インデックスオブジェクト
# 配列を作成
arrays = [[2, 4, 3, 1], ['Peter', 'Chris', 'Andy', 'Jacob'], [50, 30, 40, 70]]

# namesパラメータで各インデックスレベルに名前を設定
# from_arrays()を使用してMultiIndexを作成
multiIndex = pd.MultiIndex.from_arrays(arrays, names=('rank', 'student', 'points'))

# MultiIndexを表示
print("The MultiIndex...\n",multiIndex)

# MultiIndexのレベルを取得
print("\nThe levels in MultiIndex...\n",multiIndex.levels)

# swaplevel()を使用してレベルを入れ替え
# 第1引数：入れ替える最初のインデックスレベル
# 第2引数：入れ替える2番目のインデックスレベル
print("\nSwap levels in MultiIndex...\n",multiIndex.swaplevel(0,2))

# reorder_levels()を使用してレベルを並べ替え
# orderパラメータにレベル名を指定した順序で渡す
print("\nReorder levels in MultiIndex using level name...\n",multiIndex.reorder_levels(order=['student','rank','points']))

実行結果

上記のコードを実行すると、以下のような出力が得られます。

The MultiIndex...
MultiIndex([(2, 'Peter', 50),
            (4, 'Chris', 30),
            (3,  'Andy', 40),
            (1, 'Jacob', 70)],
            names=['rank', 'student', 'points'])

The levels in MultiIndex...
   [[1, 2, 3, 4], ['Andy', 'Chris', 'Jacob', 'Peter'], [30, 40, 50, 70]]

Swap levels in MultiIndex...
MultiIndex([('Peter', 2, 50),
            ('Chris', 4, 30),
            ( 'Andy', 3, 40),
            ('Jacob', 1, 70)],
            names=['student', 'rank', 'points'])

Reorder levels in MultiIndex using level name...
MultiIndex([('Peter', 2, 50),
            ('Chris', 4, 30),
            ( 'Andy', 3, 40),
            ('Jacob', 1, 70)],
            names=['student', 'rank', 'points'])

まとめ

reorder_levels() メソッドを使えば、レベル名を指定するだけでMultiIndexの階層順序を直感的に並べ替えられます。類似のメソッドとして、2つのレベルだけを入れ替える swaplevel() もありますが、3つ以上のレベルを柔軟に並べ替えたい場合には reorder_levels() が便利です。データ分析においてインデックスの構造を整理したいときに、ぜひ活用してください。