PythonでDataFrameの対角要素を1に置き換える方法を解説

はじめに

PandasのDataFrameを扱う際、対角成分（対角線上の要素）だけを特定の値に置き換えたいケースはよくあります。本記事では、3×3のDataFrameの対角要素をすべて「1」に変更するプログラムをPythonで実装する方法を解説します。

例として、次のようなDataFrameを想定します。

    0   1   2
0  10  20  30
1  40  50  60
2  70  80  90

このDataFrameの対角要素を1に置き換えると、結果は以下のようになります。

    0   1   2
0   1  20  30
1  40   1  60
2  70  80   1

解決手順

この問題を解くには、以下の手順に従います。

• DataFrameを定義する

• ネストされたforループを作成し、すべての行と列にアクセスできるようにする

for i in range(len(df)):
    for j in range(len(df)):

• 行番号と列番号が一致するかどうか（つまり対角成分かどうか）を判定し、条件が一致したらその位置の値を1に置き換えます。

if i == j:
    df.iloc[i, j] = 1

実装例

理解を深めるために、以下の実装例を確認してみましょう。

import pandas as pd
import numpy as np

data = [[10, 20, 30], [40, 50, 60], [70, 80, 90]]
df = pd.DataFrame(data)
print("元のDataFrame：\n", df)

for i in range(len(df)):
    for j in range(len(df)):
        if i == j:
            df.iloc[i, j] = 1

print("変更後のDataFrame：\n", df)

出力結果

元のDataFrame：
     0   1   2
0  10  20  30
1  40  50  60
2  70  80  90

変更後のDataFrame：
     0   1   2
0   1  20  30
1  40   1  60
2  70  80   1

補足：より効率的な方法

なお、二重ループを使わずにNumPyのfill_diagonal関数を利用すれば、より簡潔に対角要素を置き換えることも可能です。

np.fill_diagonal(df.values, 1)

この一行だけで、DataFrameの対角要素をすべて1に置き換えられます。大規模なデータを扱う場合や、処理速度が重要な場面では、こちらの方法の方がパフォーマンス面で有利なのでおすすめです。