Python・PandasでIndex（インデックス）の新しいビューを作成する方法

Pandas Index（インデックス）の新しいビューを作成するには、index.view()メソッドを使用します。ビューとは、元のデータと同じメモリ上の値を共有しながら、異なるデータ型や形状でデータを参照できる仕組みのことです。この記事では、view()メソッドを使ってint64型のインデックスをuint8型のビューとして参照する方法を解説します。

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す。

import pandas as pd

Pandas Indexの作成と表示

次に、数値を含むPandasのインデックスを作成します。

index = pd.Index([50, 10, 70, 110, 90, 50, 110, 90, 30])

# 作成したインデックスの表示
print("Pandas Index...\n", index)

この時点では、インデックスはデフォルトのint64型（1要素あたり8バイト）で保持されています。

新しいビューの作成

view()メソッドに'uint8'を指定して、新しいビューを作成します。

res = index.view('uint8')

# 新しいビューの表示
print("\nThe new view...\n", res)

uint8型は1バイト（8ビット）の符号なし整数であるため、int64型の1要素は8つのuint8要素として表現される点に注意してください。

基盤となる値の共有を確認

ビューは元のデータと同じ基盤となる値を共有しているため、個々の位置にある値にもアクセスできます。

print("\nView for 0th index...\n", res[0])
print("\nView for 1st index...\n", res[1])

完全なコード例

以下に、ここまでの手順をまとめたコード全体を示します。

import pandas as pd

# Pandasインデックスの作成
index = pd.Index([50, 10, 70, 110, 90, 50, 110, 90, 30])

# Pandasインデックスの表示
print("Pandas Index...\n", index)

# インデックス内の要素数を返す
print("\nNumber of elements in the index...\n", index.size)

# データのdtypeオブジェクトを返す
print("\nThe dtype object...\n", index.dtype)

# 新しいビューを作成
res = index.view('uint8')

# 新しいビューの表示
print("\nThe new view...\n", res)

# 同じ基盤となる値を共有
print("\nView for 0th index...\n", res[0])
print("\nView for 1st index...\n", res[1])

出力結果

上記のコードを実行すると、以下の出力が得られます。

Pandas Index...
Int64Index([50, 10, 70, 110, 90, 50, 110, 90, 30], dtype='int64')

Number of elements in the index...
9

The dtype object...
int64

The new view...
[ 50 0 0 0 0 0 0 0 10 0 0 0 0 0 0 0 70 0
  0 0 0 0 0 0 110 0 0 0 0 0 0 0 90 0 0 0
  0 0 0 0 50 0 0 0 0 0 0 0 110 0 0 0 0 0
  0 0 90 0 0 0 0 0 0 0 30 0 0 0 0 0 0 0]

View for 0th index...
50

View for 1st index...
0

出力結果の解説

元のインデックスはint64型（64ビット＝8バイト）のため、uint8型（8ビット＝1バイト）のビューに変換すると、各int64要素は8つのuint8要素へと展開されます。したがって、元の9個の要素から、9 × 8 = 72個のuint8値が得られています。

出力を見ると、50の後に7つの0が続くパターンが繰り返されていることが分かります。これは、各整数値がリトルエンディアン形式で格納されており、下位バイトに実際の値、上位7バイトに0が配置されているためです。res[0]は最初のバイト（値50）、res[1]は隣接するバイト（値0）を参照しており、ビューが元のデータとメモリを共有していることが確認できます。