Выберите строки в pandas MultiIndex DataFrame

Каковы наиболее распространенные способы выбора / фильтрации строк фрейм данных, индекс которого является MultiIndex?

• Нарезка на основе одного значения / метки
• Нарезка на основе нескольких этикеток с одного или нескольких уровней
• Фильтрация по логическим условиям и выражениям
• Какие методы применимы в каких обстоятельствах

Предположения для простоты:

1. входной фрейм данных не имеет повторяющихся ключей индекса
2. Фреймворк входных данных ниже имеет только два уровня. (Большинство решений, показанных здесь, обобщаются до N уровней)

Пример ввода:

mux = pd.MultiIndex.from_arrays([
    list('aaaabbbbbccddddd'),
    list('tuvwtuvwtuvwtuvw')
], names=['one', 'two'])

df = pd.DataFrame({'col': np.arange(len(mux))}, mux)

         col
one two     
a   t      0
    u      1
    v      2
    w      3
b   t      4
    u      5
    v      6
    w      7
    t      8
c   u      9
    v     10
d   w     11
    t     12
    u     13
    v     14
    w     15

Вопрос 1: выбор одного предмета

Как выбрать строки со знаком «а» на уровне «один»?

         col
one two     
a   t      0
    u      1
    v      2
    w      3

Кроме того, как я могу сбросить уровень «один» в выводе?

     col
two     
t      0
u      1
v      2
w      3

Вопрос 1b
Как нарезать все строки со значением «t» на уровне «два»?

         col
one two     
a   t      0
b   t      4
    t      8
d   t     12

Вопрос 2: Выбор нескольких значений на уровне

Как выбрать строки, соответствующие элементам «b» и «d» на уровне «один»?

         col
one two     
b   t      4
    u      5
    v      6
    w      7
    t      8
d   w     11
    t     12
    u     13
    v     14
    w     15

Вопрос 2b
Как мне получить все значения, соответствующие «t» и «w» на уровне «два»?

         col
one two     
a   t      0
    w      3
b   t      4
    w      7
    t      8
d   w     11
    t     12
    w     15

Вопрос 3: Нарезка одинарного поперечного сечения (x, y)

Как мне получить поперечное сечение, то есть одну строку, имеющую определенные значения для индекса из df? В частности, как мне получить поперечное сечение ('c', 'u'), заданное

         col
one two     
c   u      9

Вопрос 4: Нарезка нескольких поперечных сечений [(a, b), (c, d), ...]

Как выбрать две строки, соответствующие ('c', 'u') и ('a', 'w')?

         col
one two     
c   u      9
a   w      3

Вопрос 5: по одному предмету на каждый уровень

Как я могу получить все строки, соответствующие «a» на уровне «один» или «t» на уровне «два»?

         col
one two     
a   t      0
    u      1
    v      2
    w      3
b   t      4
    t      8
d   t     12

Вопрос 6: произвольная нарезка

Как я могу разрезать определенные поперечные сечения? Для «a» и «b» я хотел бы выбрать все строки с подуровнем «u» и «v», а для «d» я хотел бы выбрать строки с подуровнем «w».

         col
one two     
a   u      1
    v      2
b   u      5
    v      6
d   w     11
    w     15

Question 7 will use a unique setup consisting of a numeric level:

np.random.seed(0)
mux2 = pd.MultiIndex.from_arrays([
    list('aaaabbbbbccddddd'),
    np.random.choice(10, size=16)
], names=['one', 'two'])

df2 = pd.DataFrame({'col': np.arange(len(mux2))}, mux2)

         col
one two     
a   5      0
    0      1
    3      2
    3      3
b   7      4
    9      5
    3      6
    5      7
    2      8
c   4      9
    7     10
d   6     11
    8     12
    8     13
    1     14
    6     15

Вопрос 7: Фильтрация по числовому неравенству на отдельных уровнях мультииндекса

Как получить все строки, в которых значения на уровне «два» больше 5?

         col
one two     
b   7      4
    9      5
c   7     10
d   6     11
    8     12
    8     13
    6     15

Примечание. В этом посте нет расскажет, как создавать мультииндексы, как выполнять над ними операции присваивания, или какие-либо обсуждения, связанные с производительностью (это отдельные темы в другой раз).