为什么/如何Pandas使用方括号与.loc和.iloc一起？

Question

所以，.loc和.iloc不是您通常使用的函数。 它们以某种方式使用 [ 和 ] 来包围参数，使其可与普通数组索引进行比较。 但是，我从未在其他库中看到过这种用法（我能想到的可能只有numpy类似的东西，我忘记了），而且我不知道它在Python代码中是如何工作/定义的。

在这种情况下，括号是否只是一种语法糖，用于调用函数？如果是这样，那么如何使任意函数使用方括号而不是圆括号？否则，Pandas中它们的使用/定义有什么特殊之处？

- Conner Phillips

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方括号语法是针对特殊方法__getitem__的一种语法糖。所有对象都可以在其类定义中实现此方法，然后随后使用方括号进行操作。 - Ted Petrou

请查看Pandas索引和选择文档。 - Scott Boston

你可以在这里查看源代码（https://github.com/pandas-dev/pandas/blob/master/pandas/core/indexing.py），它全部用Python编写。`__getitem__`方法在`_LocationIndexer`中定义。 - roganjosh

那个链接的问题与被问到的问题完全不相同。我相信有一个好的答案，但那不是它。@coldspeed - Ted Petrou

为什么这个问题被标记为重复？Doomb af @rayreng - Poojan

类似于语法糖，但更进一步的思路可能是使其看起来像R，或者像R一样，使其看起来像许多其他语言中对数组和映射/哈希的访问。这确实给寻找所调用的内容以及它如何工作增加了一些曲折。 - Chris

Answer 1

注意: 这个答案的第一部分是对我回答的另一个问题的直接改编，该问题在此问题重新开放之前已经被回答。我在第二部分中详细解释了“为什么”。

所以，.loc和.iloc不是你通常使用的函数

实际上，它们根本不是函数。我将用loc举例，iloc类似（它使用不同的内部类）。 检查loc实际上是什么的最简单方法是:

import pandas as pd
df = pd.DataFrame()
print(df.loc.__class__)

打印

<class 'pandas.core.indexing._LocIndexer'>

这告诉我们，df.loc是_LocIndexer类的一个实例。语法loc[]源自于_LocIndexer定义了__getitem__和__setitem__^*，这些方法是Python在使用方括号语法时调用的方法。

因此，是的，方括号在技术上是一种语法糖，代表了某些函数调用，但不是你认为的那个函数（当然，Python以这种方式设计的原因有很多，我不会详细介绍，因为1）我不够专业，无法提供全面答案，2）网络上有很多更好的资源可供参考）。 ^{*技术上，它的基类_LocationIndexer定义了这些方法，我在这里稍微简化了一下}

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Pandas为什么在使用.loc和.iloc时要使用方括号？

我进入了推测领域，因为我找不到任何明确谈论Pandas设计选择的文档，但是：我至少看到了选择方括号的两个重要原因。

第一个，也是最重要的原因是：你不能通过函数调用来执行方括号符号所能做的一切操作，因为在Python中，将值赋给函数调用是语法错误。

# contrived example to show this can't work
a = []
def f():
  global a
  return a
f().append(1) # OK
f() = dict() # SyntaxError: cannot assign to function call

使用圆括号进行“函数”调用时，调用底层的__call__方法（请注意，定义了__call__的任何类都是可调用的，因此“函数”调用是一个不正确的术语，因为Python不关心某些东西是否是函数或者只是像函数一样的行为）。

相反地，使用方括号会根据调用发生的时间（如果在赋值运算符的左侧，则调用__setitem__，否则调用__getitem__）来替代调用__getitem__或__setitem__。没有办法通过函数调用来模仿这种行为，您需要使用setter方法来修改数据框中的数据，但仍然不允许在赋值操作中使用它：

# imaginary method-based alternative to the square bracket notation:
my_data = df.get_loc(my_index)
df.set_loc(my_index, my_data*2)

这个例子让我想到了第二个原因：一致性。你可以通过方括号访问DataFrame的元素：

something = df['a']
df['b'] = 2*something

使用loc时，您仍然尝试引用DataFrame中的某些项，因此最好使用相同的语法而不是要求用户使用一些getter和setter函数（我认为这也更符合Python风格，但这是一个模糊的概念，我宁愿避开它）。

- GPhilo

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关于“为什么”部分，使用:进行切片可能是另一个原因。 - user202729

好观点！理论上，您可以通过显式传递“slice（）”实例在函数中获得相同的效果，但那太糟糕了。 - GPhilo

Answer 2

在底层实现上，两者都使用了__setitem__和__getitem__函数。

- Batman

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除了使用方括号外，通过调用 getitem 你还能做些什么事情，而直接不使用它则不能实现这些功能，这并没有回答问题。 - Chris