目的
これまでにpandasの基本的なデータであるSeriesオブジェクトとDataFrameオブジェクトの様々な操作について学んだ．ここでは，DataFrameオブジェクトの様々な結合処理について学ぶ．
説明
DataFrameの結合（concat, append）
concat関数
同じ列名をもつDataFrameを列方向に結合するには，以下のようにすればよい．
5行目から19行目で，同じ列名をもつDataFrameオブジェクトを3つ作っている．21行目のように，pandasモジュールのconcat関数を，結合したいDataFameオブジェクトからなるリストを引数として指定して呼び出すと，結合されたDataFrameオブジェクトが返される．実行すると，以下のように列方向にDataFrameが結合される．
appendメソッド
DataFrameオブジェクトのappendメソッドを使用しても，同じ列名をもつ2つのDataFrameを列方向に結合することができる．
5行目から14行目で，同じ列名をもつDataFrameオブジェクトを2つ作っている．16行目のように，1つ目のDataFrameオブジェクトのappendメソッドを，もう1つのDataFrameオブジェクトを引数として指定して呼び出すと，1つ目のDataFrameオブジェクトにもう1つのDataFrameオブジェクトが結合されたDataFrameオブジェクトが返される．実行すると，以下のように列方向にDataFrameオブジェクトが結合される．
appendメソッド（リスト）
appendメソッドを使用して，同じ列名をもつ複数のDataFrameオブジェクトを列方向に結合するには，以下のようにすればよい．
5行目から19行目で，同じ列名をもつDataFrameオブジェクトを3つ作っている．21行目のように，1つ目のDataFrameオブジェクトのappendメソッドを，残り2つのDataFrameオブジェクトからなるリストを引数として指定して呼び出すと，1つ目のDataFrameオブジェクトに残り2つのDataFrameオブジェクトが結合されたDataFrameオブジェクトが返される．実行すると，以下のように列方向にDataFrameオブジェクトが結合される．
DataFrameの結合（merge）
例えば，学籍番号・氏名・メールアドレス・電話番号からなる名簿のDataFrameオブジェクトと，学籍番号・氏名・英語のテストの点数・数学のテストの点数・国語のテストの点数からなる成績のDataFrameオブジェクトがあるとする．この2つのDataFrameオブジェクトを学籍番号をキーとして結合する処理を考えよう．
同じキーをもつDataFrameの結合
同じキーをもつ2つのDataFrameオブジェクトを結合するには，以下のようにすればよい．
5行目から10行目で，同じキーをもつ2つのDataFrameオブジェクトを作っている．12行目のように，pandasモジュールのmerge関数を，2つのDataFrameオブジェクトを引数として指定し，キーワード引数onにキーとなる列名を指定して呼び出すと，指定したキーで結合されたDataFrameが返される．実行すると，キーにより2つのDataFrameオブジェクトが行方向に結合される．
異なるキーをもつDataFrameの結合（デフォルト）
異なるキーをもつ2つのDataFrameオブジェクトを結合してみよう．
5行目から10行目でキーの異なる2つのオブジェクトを作っている．12行目のように記述すると，以下のようにどちらのDataFrameオブジェクトにも存在するキーで結合されたDataFrameオブジェクトが返され，片方にしか存在しないキーは無視される．
異なるキーをもつDataFrameの結合（left）
異なるキーをもつ2つのDataFrameオブジェクトは以下のように結合することもできる．
12行目のように，merge関数のキーワード引数howに’left’を引数として指定すると，左のDataFrameオブジェクトのキーで結合される．右にしか存在しないキーは無視され，左にしか存在しないキーには「nan」が結合される．
異なるキーをもつDataFrameの結合（right）
12行目のように，merge関数のキーワード引数howに’right’を引数として指定すると，右のDataFrameオブジェクトのキーで結合される．左にしか存在しないキーは無視され，右にしか存在しないキーには「nan」が結合される．
異なるキーをもつDataFrameの結合（outer）
12行目のように，merge関数のキーワード引数howに’outer’を引数として指定すると，左右のDataFrameオブジェクトの全てのキーで結合される．どちらかにしか存在しないキーには「nan」が結合される．
異なるキーをもつDataFrameの結合（inner）
12行目のように，merge関数のキーワード引数howに’inner’を引数として指定すると，どちらのDataFrameオブジェクトにも存在するキーで結合される．どちらかにしか存在しないキーは無視される．これはhowキーワードを指定しない場合と同様である．
異なるキーをもつDataFrameの結合の確認（indicator）
以上のように，異なるキーをもつDataFrameを結合する場合，両方に存在するキー・左にしか存在しないキー・右にしか存在しないキーの3通りがある．それを確認するには，以下のようにすればよい．
12行目のように，merge関数のキーワード引数indicatorにTrueを指定すると，以下のように，「_merge」という名前の列が追加され，そこに両方に存在するキー（both）・左にしか存在しないキー（left_only）・右にしか存在しないキー（right_only）のいずれかが格納される．
複数のキーによるDataFrameの結合
複数の列をキーとして指定してDataFrameを結合したい場合には，以下のようにすればよい．
14行目のように，merge関数のキーワード引数onに複数の列名をリストで指定すれば，複数のキーによりDataFrameを結合することができる．キーワード引数howを指定しない場合はinnerとなるため，以下のように両方に存在するキーの組み合わせ「K0, K0」と「K1, K1」でのみ結合される．1つのキーのときと同様に，left, right, outerで結合することもできる．
重複したキーをもつDataFrameの結合
通常重複しないもの（一意に行を指定できるもの）をキーとすることが多いが，重複したキーをもつDataFrameを結合するとどうなるか確認しよう．
5行目から7行目で重複しないキーをもつDataFrameオブジェクトを，8行目から10行目で重複したキー「K2」をもつDataFrameオブジェクトを作っている．12行目のように，これらをouterで結合すると，以下のようになり，「K2」の行が2つでき，左半分は同じで右半分が異なる形で結合されることがわかる．
キーが重複しないようにしたい場合には，以下のようにすればよい．
merge関数のキーワード引数validateに’one_to_one’を指定すると，以下のようなエラーが表示され，キーが重複していることが確認できる．
キーワード引数validateには’one_to_one’の他に，’one_to_many’, ‘many_to_one’, ‘many_to_many’を指定できる．
DataFrameの結合（join）
デフォルト（left）
DataFrameでは，indexに一意に行を指定できる数値や文字列を与えることが多い．そのため，ある列をキーとする代わりにindexをキーとしてDataFrame同士を結合することがある．
5行目から10行目のような2つのDataFrameオブジェクトをindexをキーとして結合するには，12行目のようにjoinメソッドを使用すればよい．実行すると，以下のように，2つのDataFrameオブジェクトがindexをキーとして，leftで結合されていることがわかる．
right
merge関数と同様に，joinメソッドでもキーワード引数howで結合方法を指定できる．
12行目のようにrightを指定した場合，結果は以下のようになる．
outer
キーワード引数howにouterを指定すると以下のようになる．
inner
キーワード引数howにinnerを指定すると以下のようになる．
merge関数
indexをキーとしてDataFrameオブジェクトを結合するには，以上のようにjoinメソッドを使用する方法の他に，merge関数を使用する方法もある．
12行目のように，merge関数のキーワード引数left_index, right_indexにTrueを指定すると，左右のDataFrameオブジェクトともにindexをキーとして結合することができる．例えばleftで結合すると，以下のようになる．
課題
課題0
学籍番号・氏名・メールアドレス・電話番号からなるDataFrameオブジェクトを3つ作り，concat関数により列方向に結合せよ．
課題1
学籍番号・氏名・メールアドレス・電話番号からなるDataFrameオブジェクトを2つ作り，appendメソッドにより列方向に結合せよ．
課題2
学籍番号・氏名・メールアドレス・電話番号からなるDataFrameオブジェクトを3つ作り，appendメソッドにより列方向に結合せよ．
課題3
学籍番号・氏名・メールアドレス・電話番号からなる名簿のDataFrameオブジェクトと，学籍番号・英語のテストの点数・数学のテストの点数・国語のテストの点数からなる成績表のDataFrameオブジェクトを作り，学籍番号をキーに2つのDataFrameオブジェクトを結合せよ．
課題4
学籍番号・氏名・メールアドレス・電話番号からなる名簿のDataFrameオブジェクトと，学籍番号・英語のテストの点数・数学のテストの点数・国語のテストの点数からなる成績表のDataFrameオブジェクトを作り，学籍番号をキーに2つのDataFrameオブジェクトを結合せよ．その際に，名簿にはあるが成績表にはない学籍番号と，名簿にはないが成績表にはある学籍番号を作り，leftで結合せよ．
課題5
学籍番号・氏名・メールアドレス・電話番号からなる名簿のDataFrameオブジェクトと，学籍番号・英語のテストの点数・数学のテストの点数・国語のテストの点数からなる成績表のDataFrameオブジェクトを作り，学籍番号をキーに2つのDataFrameオブジェクトを結合せよ．その際に，名簿にはあるが成績表にはない学籍番号と，名簿にはないが成績表にはある学籍番号を作り，rightで結合せよ．
課題6
学籍番号・氏名・メールアドレス・電話番号からなる名簿のDataFrameオブジェクトと，学籍番号・英語のテストの点数・数学のテストの点数・国語のテストの点数からなる成績表のDataFrameオブジェクトを作り，学籍番号をキーに2つのDataFrameオブジェクトを結合せよ．その際に，名簿にはあるが成績表にはない学籍番号と，名簿にはないが成績表にはある学籍番号を作り，innerで結合せよ．
課題7
学籍番号・氏名・メールアドレス・電話番号からなる名簿のDataFrameオブジェクトと，学籍番号・英語のテストの点数・数学のテストの点数・国語のテストの点数からなる成績表のDataFrameオブジェクトを作り，学籍番号をキーに2つのDataFrameオブジェクトを結合せよ．その際に，名簿にはあるが成績表にはない学籍番号と，名簿にはないが成績表にはある学籍番号を作り，outerで結合せよ．
課題8
学籍番号・氏名・メールアドレス・電話番号からなる名簿のDataFrameオブジェクトと，学籍番号・英語のテストの点数・数学のテストの点数・国語のテストの点数からなる成績表のDataFrameオブジェクトを作り，学籍番号をキーに2つのDataFrameオブジェクトを結合せよ．その際に，成績表の学籍番号がミスで重複しているようにし，ミスを発見するようにせよ．
課題9
学籍番号をindexとし，氏名・メールアドレス・電話番号からなる名簿のDataFrameオブジェクトと，学籍番号をindexとし，英語のテストの点数・数学のテストの点数・国語のテストの点数からなる成績表のDataFrameオブジェクトを作り，学籍番号をキーに2つのDataFrameオブジェクトを結合せよ．