Python Pandas入門：MultiIndexをレベル値を含むタプルのインデックスに変換する方法

pandasで階層的なインデックス（MultiIndex）を、レベル値を含むタプルからなる通常のインデックスに変換したい場合は、MultiIndex.to_flat_index()メソッドを使用します。この記事では、具体的なコード例とともにその使い方を解説します。

必要なライブラリのインポート

まず、pandasをインポートします。

import pandas as pd

MultiIndexとは

MultiIndexは、pandasオブジェクトに対して使用できる多次元（階層的）なインデックスオブジェクトです。DataFrameやSeriesのデータを複数のレベルで分類・整理する際に便利です。

配列の作成とMultiIndexの生成

まず、インデックスのもととなる配列を作成します。ここでは数値のランクと学生名の2つのリストを用意します。

arrays = [[1, 2, 3, 4], ['John', 'Tim', 'Jacob', 'Chris']]

次に、from_arrays()メソッドを使ってMultiIndexを作成します。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=('ranks', 'student'))

MultiIndexをフラットなインデックスに変換する

to_flat_index()メソッドを呼び出すことで、MultiIndexをタプル形式の単一レベルのインデックスに変換できます。

print("\nMultiIndexをタプルのインデックスに変換...\n", multiIndex.to_flat_index())

完全なサンプルコード

以下に、これまでの手順をまとめた完全なコードを示します。

import pandas as pd

# MultiIndexはpandasオブジェクト用の多階層インデックスオブジェクト
# 配列を作成
arrays = [[1, 2, 3, 4], ['John', 'Tim', 'Jacob', 'Chris']]

# namesパラメータで各インデックスレベルに名前を設定し、from_arrays()でMultiIndexを作成
multiIndex = pd.MultiIndex.from_arrays(arrays, names=('ranks', 'student'))

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

# MultiIndexのレベルを取得して表示
print("\nThe levels in Multi-index...\n", multiIndex.levels)

# MultiIndexをタプルのインデックスに変換
print("\nConverting a MultiIndex to an Index of Tuples containing the level values...\n", multiIndex.to_flat_index())

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 Multi-index...
MultiIndex([(1,  'John'),
            (2,   'Tim'),
            (3, 'Jacob'),
            (4, 'Chris')],
            names=['ranks', 'student'])

The levels in Multi-index...
   [[1, 2, 3, 4], ['Chris', 'Jacob', 'John', 'Tim']]

Converting a MultiIndex to an Index of Tuples containing the level values...
   Index([(1, 'John'), (2, 'Tim'), (3, 'Jacob'), (4, 'Chris')], dtype='object')

まとめ

to_flat_index()メソッドを使うことで、MultiIndexの各レベルの値を組み合わせたタプルからなる、単一レベルのインデックスへ簡単に変換できます。階層構造を持つデータをフラットな形で扱いたい場合や、他の処理にインデックスを渡したい場合に非常に有用です。