Pandas Dataframe Multiindex – Calculate Mean and add additional column to each level of the index

Given the following dataframe:

Plain text
Copy to clipboard
Open code in new window
EnlighterJS 3 Syntax Highlighter
<code>Year 2024 2023 2022
Header N Result SD N Result SD N Result SD
Vendor
A 5 20 3 5 22 4 1 21 3
B 4 25 2 4 25 3 4 26 5
C 9 22 3 9 27 1 3 23 3
D 3 23 5 3 16 2 5 13 4
E 5 27 2 5 21 3 3 19 5
</code>
<code>Year 2024 2023 2022 Header N Result SD N Result SD N Result SD Vendor A 5 20 3 5 22 4 1 21 3 B 4 25 2 4 25 3 4 26 5 C 9 22 3 9 27 1 3 23 3 D 3 23 5 3 16 2 5 13 4 E 5 27 2 5 21 3 3 19 5 </code>
Year     2024          2023          2022
Header   N Result SD   N Result SD   N Result SD
Vendor
A        5 20     3    5 22     4    1 21     3
B        4 25     2    4 25     3    4 26     5
C        9 22     3    9 27     1    3 23     3   
D        3 23     5    3 16     2    5 13     4 
E        5 27     2    5 21     3    3 19     5

I would like to calculate for each year the mean value of the results column and then create a column, where the relative deviation to the mean is displayed (e.g. Results Value / mean-value * 100). The N and SD column were just included for completeness and is not needed for the calculation.

Plain text
Copy to clipboard
Open code in new window
EnlighterJS 3 Syntax Highlighter
<code>Year 2024 2023 2022
Header N Result SD Deviation N Result SD Deviation N Result SD Deviation
Vendor
A 5 20 3 85.5 5 22 4 99.1 1 21 3 ..
B 4 25 2 106 4 25 3 113 4 26 5 ..
C 9 22 3 .. 9 27 1 .. 3 23 3 ..
D 3 23 5 .. 3 16 2 .. 5 13 4 ..
E 5 27 2 .. 5 21 3 .. 3 19 5 ..
</code>
<code>Year 2024 2023 2022 Header N Result SD Deviation N Result SD Deviation N Result SD Deviation Vendor A 5 20 3 85.5 5 22 4 99.1 1 21 3 .. B 4 25 2 106 4 25 3 113 4 26 5 .. C 9 22 3 .. 9 27 1 .. 3 23 3 .. D 3 23 5 .. 3 16 2 .. 5 13 4 .. E 5 27 2 .. 5 21 3 .. 3 19 5 .. </code>
Year     2024                    2023                      2022
Header   N Result SD Deviation   N Result SD Deviation     N Result SD Deviation
Vendor
A        5 20     3  85.5        5 22     4  99.1          1 21     3  ..
B        4 25     2  106         4 25     3  113           4 26     5  ..
C        9 22     3  ..          9 27     1  ..            3 23     3  .. 
D        3 23     5  ..          3 16     2  ..            5 13     4  ..
E        5 27     2  ..          5 21     3  ..            3 19     5  ..

How what i be able to achieve that?

Thanks a lot in advance!

1

Use DataFrame.xs for select Result labels in MultiIndex, divide by mean and append to original in concat, last for correct position add DataFrame.sort_index with parameter sort_remaining=False:

Plain text
Copy to clipboard
Open code in new window
EnlighterJS 3 Syntax Highlighter
<code>df1 = df.xs('Result', axis=1, level=1, drop_level=False)
out = (pd.concat([df,
df1.div(df1.mean()).mul(100)
.rename(columns={'Result':'Deviation'})], axis=1)
.sort_index(axis=1, ascending=False, level=0, sort_remaining=False))
print (out)
2024 2023 2022
N Result SD Deviation N Result SD Deviation N Result SD
A 5 20 3 85.470085 5 22 4 99.099099 1 21 3
B 4 25 2 106.837607 4 25 3 112.612613 4 26 5
C 9 22 3 94.017094 9 27 1 121.621622 3 23 3
D 3 23 5 98.290598 3 16 2 72.072072 5 13 4
E 5 27 2 115.384615 5 21 3 94.594595 3 19 5
Deviation
A 102.941176
B 127.450980
C 112.745098
D 63.725490
E 93.137255
</code>
<code>df1 = df.xs('Result', axis=1, level=1, drop_level=False) out = (pd.concat([df, df1.div(df1.mean()).mul(100) .rename(columns={'Result':'Deviation'})], axis=1) .sort_index(axis=1, ascending=False, level=0, sort_remaining=False)) print (out) 2024 2023 2022 N Result SD Deviation N Result SD Deviation N Result SD A 5 20 3 85.470085 5 22 4 99.099099 1 21 3 B 4 25 2 106.837607 4 25 3 112.612613 4 26 5 C 9 22 3 94.017094 9 27 1 121.621622 3 23 3 D 3 23 5 98.290598 3 16 2 72.072072 5 13 4 E 5 27 2 115.384615 5 21 3 94.594595 3 19 5 Deviation A 102.941176 B 127.450980 C 112.745098 D 63.725490 E 93.137255 </code>
df1 = df.xs('Result', axis=1, level=1, drop_level=False)

out = (pd.concat([df, 
                 df1.div(df1.mean()).mul(100)
                    .rename(columns={'Result':'Deviation'})], axis=1)
         .sort_index(axis=1, ascending=False, level=0, sort_remaining=False))
print (out)
  2024                       2023                       2022            
     N Result SD   Deviation    N Result SD   Deviation    N Result SD   
A    5     20  3   85.470085    5     22  4   99.099099    1     21  3   
B    4     25  2  106.837607    4     25  3  112.612613    4     26  5   
C    9     22  3   94.017094    9     27  1  121.621622    3     23  3   
D    3     23  5   98.290598    3     16  2   72.072072    5     13  4   
E    5     27  2  115.384615    5     21  3   94.594595    3     19  5   

               
    Deviation  
A  102.941176  
B  127.450980  
C  112.745098  
D   63.725490  
E   93.137255  

Another loop idea:

Plain text
Copy to clipboard
Open code in new window
EnlighterJS 3 Syntax Highlighter
<code>for x in df.columns.levels[0]:
df[(x, 'Deviation')] = df[(x, 'Result')].div(df[(x, 'Result')].mean()).mul(100)
out = df.sort_index(axis=1, ascending=False, level=0, sort_remaining=False)
print (out)
2024 2023 2022
N Result SD Deviation N Result SD Deviation N Result SD
A 5 20 3 85.470085 5 22 4 99.099099 1 21 3
B 4 25 2 106.837607 4 25 3 112.612613 4 26 5
C 9 22 3 94.017094 9 27 1 121.621622 3 23 3
D 3 23 5 98.290598 3 16 2 72.072072 5 13 4
E 5 27 2 115.384615 5 21 3 94.594595 3 19 5
Deviation
A 102.941176
B 127.450980
C 112.745098
D 63.725490
E 93.137255
</code>
<code>for x in df.columns.levels[0]: df[(x, 'Deviation')] = df[(x, 'Result')].div(df[(x, 'Result')].mean()).mul(100) out = df.sort_index(axis=1, ascending=False, level=0, sort_remaining=False) print (out) 2024 2023 2022 N Result SD Deviation N Result SD Deviation N Result SD A 5 20 3 85.470085 5 22 4 99.099099 1 21 3 B 4 25 2 106.837607 4 25 3 112.612613 4 26 5 C 9 22 3 94.017094 9 27 1 121.621622 3 23 3 D 3 23 5 98.290598 3 16 2 72.072072 5 13 4 E 5 27 2 115.384615 5 21 3 94.594595 3 19 5 Deviation A 102.941176 B 127.450980 C 112.745098 D 63.725490 E 93.137255 </code>
for x in df.columns.levels[0]:
    df[(x, 'Deviation')] = df[(x, 'Result')].div(df[(x, 'Result')].mean()).mul(100)

out = df.sort_index(axis=1, ascending=False, level=0, sort_remaining=False)
print (out)
  2024                       2023                       2022            
     N Result SD   Deviation    N Result SD   Deviation    N Result SD   
A    5     20  3   85.470085    5     22  4   99.099099    1     21  3   
B    4     25  2  106.837607    4     25  3  112.612613    4     26  5   
C    9     22  3   94.017094    9     27  1  121.621622    3     23  3   
D    3     23  5   98.290598    3     16  2   72.072072    5     13  4   
E    5     27  2  115.384615    5     21  3   94.594595    3     19  5   

               
    Deviation  
A  102.941176  
B  127.450980  
C  112.745098  
D   63.725490  
E   93.137255  

1

You can use xs to select the results, then perform your computation and concat to the original DataFrame with reordering of the columns using sort_index and a stable sort:

Plain text
Copy to clipboard
Open code in new window
EnlighterJS 3 Syntax Highlighter
<code># select Result
res = df.xs('Result', level='Header', axis=1)
# compute the deviation
tmp = (pd.concat({'Deviation': res.div(res.mean()).mul(100).round(2)},
names=['Header'], axis=1)
.swaplevel(axis=1)
)
# combine to original dataset
out = (pd.concat([df, tmp], axis=1)
.sort_index(ascending=False, axis=1, level=0,
sort_remaining=False, kind='stable')
)
</code>
<code># select Result res = df.xs('Result', level='Header', axis=1) # compute the deviation tmp = (pd.concat({'Deviation': res.div(res.mean()).mul(100).round(2)}, names=['Header'], axis=1) .swaplevel(axis=1) ) # combine to original dataset out = (pd.concat([df, tmp], axis=1) .sort_index(ascending=False, axis=1, level=0, sort_remaining=False, kind='stable') ) </code>
# select Result
res = df.xs('Result', level='Header', axis=1)

# compute the deviation
tmp = (pd.concat({'Deviation': res.div(res.mean()).mul(100).round(2)},
                 names=['Header'], axis=1)
         .swaplevel(axis=1)
      )

# combine to original dataset
out = (pd.concat([df, tmp], axis=1)
         .sort_index(ascending=False, axis=1, level=0,
                     sort_remaining=False, kind='stable')
      )

Or, using reshaping with stack/unstack and groupby.transform:

Plain text
Copy to clipboard
Open code in new window
EnlighterJS 3 Syntax Highlighter
<code>out = (df.stack('Year', sort=False)
.assign(Deviation=lambda x: x['Result'].div(x.groupby('Year')['Result']
.transform('mean')
).mul(100).round(2))
.unstack('Year').swaplevel(axis=1)
.sort_index(ascending=False, axis=1, level=0,
sort_remaining=False, kind='stable')
)
</code>
<code>out = (df.stack('Year', sort=False) .assign(Deviation=lambda x: x['Result'].div(x.groupby('Year')['Result'] .transform('mean') ).mul(100).round(2)) .unstack('Year').swaplevel(axis=1) .sort_index(ascending=False, axis=1, level=0, sort_remaining=False, kind='stable') ) </code>
out = (df.stack('Year', sort=False)
         .assign(Deviation=lambda x: x['Result'].div(x.groupby('Year')['Result']
                                                     .transform('mean')
                                                    ).mul(100).round(2))
         .unstack('Year').swaplevel(axis=1)
         .sort_index(ascending=False, axis=1, level=0,
                     sort_remaining=False, kind='stable')
      )

Output:

Plain text
Copy to clipboard
Open code in new window
EnlighterJS 3 Syntax Highlighter
<code>Year 2024 2023 2022
Header N Result SD Deviation N Result SD Deviation N Result SD Deviation
Vendor
A 5 20 3 85.47 5 22 4 99.10 1 21 3 102.94
B 4 25 2 106.84 4 25 3 112.61 4 26 5 127.45
C 9 22 3 94.02 9 27 1 121.62 3 23 3 112.75
D 3 23 5 98.29 3 16 2 72.07 5 13 4 63.73
E 5 27 2 115.38 5 21 3 94.59 3 19 5 93.14
</code>
<code>Year 2024 2023 2022 Header N Result SD Deviation N Result SD Deviation N Result SD Deviation Vendor A 5 20 3 85.47 5 22 4 99.10 1 21 3 102.94 B 4 25 2 106.84 4 25 3 112.61 4 26 5 127.45 C 9 22 3 94.02 9 27 1 121.62 3 23 3 112.75 D 3 23 5 98.29 3 16 2 72.07 5 13 4 63.73 E 5 27 2 115.38 5 21 3 94.59 3 19 5 93.14 </code>
Year   2024                     2023                     2022                    
Header    N Result SD Deviation    N Result SD Deviation    N Result SD Deviation
Vendor                                                                           
A         5     20  3     85.47    5     22  4     99.10    1     21  3    102.94
B         4     25  2    106.84    4     25  3    112.61    4     26  5    127.45
C         9     22  3     94.02    9     27  1    121.62    3     23  3    112.75
D         3     23  5     98.29    3     16  2     72.07    5     13  4     63.73
E         5     27  2    115.38    5     21  3     94.59    3     19  5     93.14

Trang chủ Giới thiệu Sinh nhật bé trai Sinh nhật bé gái Tổ chức sự kiện Biểu diễn giải trí Dịch vụ khác Trang trí tiệc cưới Tổ chức khai trương Tư vấn dịch vụ Thư viện ảnh Tin tức - sự kiện Liên hệ Chú hề sinh nhật Trang trí YEAR END PARTY công ty Trang trí tất niên cuối năm Trang trí tất niên xu hướng mới nhất Trang trí sinh nhật bé trai Hải Đăng Trang trí sinh nhật bé Khánh Vân Trang trí sinh nhật Bích Ngân Trang trí sinh nhật bé Thanh Trang Thuê ông già Noel phát quà Biểu diễn xiếc khỉ Xiếc quay đĩa Dịch vụ tổ chức sự kiện 5 sao Thông tin về chúng tôi Dịch vụ sinh nhật bé trai Dịch vụ sinh nhật bé gái Sự kiện trọn gói Các tiết mục giải trí Dịch vụ bổ trợ Tiệc cưới sang trọng Dịch vụ khai trương Tư vấn tổ chức sự kiện Hình ảnh sự kiện Cập nhật tin tức Liên hệ ngay Thuê chú hề chuyên nghiệp Tiệc tất niên cho công ty Trang trí tiệc cuối năm Tiệc tất niên độc đáo Sinh nhật bé Hải Đăng Sinh nhật đáng yêu bé Khánh Vân Sinh nhật sang trọng Bích Ngân Tiệc sinh nhật bé Thanh Trang Dịch vụ ông già Noel Xiếc thú vui nhộn Biểu diễn xiếc quay đĩa Dịch vụ tổ chức tiệc uy tín Khám phá dịch vụ của chúng tôi Tiệc sinh nhật cho bé trai Trang trí tiệc cho bé gái Gói sự kiện chuyên nghiệp Chương trình giải trí hấp dẫn Dịch vụ hỗ trợ sự kiện Trang trí tiệc cưới đẹp Khởi đầu thành công với khai trương Chuyên gia tư vấn sự kiện Xem ảnh các sự kiện đẹp Tin mới về sự kiện Kết nối với đội ngũ chuyên gia Chú hề vui nhộn cho tiệc sinh nhật Ý tưởng tiệc cuối năm Tất niên độc đáo Trang trí tiệc hiện đại Tổ chức sinh nhật cho Hải Đăng Sinh nhật độc quyền Khánh Vân Phong cách tiệc Bích Ngân Trang trí tiệc bé Thanh Trang Thuê dịch vụ ông già Noel chuyên nghiệp Xem xiếc khỉ đặc sắc Xiếc quay đĩa thú vị
Trang chủ Giới thiệu Sinh nhật bé trai Sinh nhật bé gái Tổ chức sự kiện Biểu diễn giải trí Dịch vụ khác Trang trí tiệc cưới Tổ chức khai trương Tư vấn dịch vụ Thư viện ảnh Tin tức - sự kiện Liên hệ Chú hề sinh nhật Trang trí YEAR END PARTY công ty Trang trí tất niên cuối năm Trang trí tất niên xu hướng mới nhất Trang trí sinh nhật bé trai Hải Đăng Trang trí sinh nhật bé Khánh Vân Trang trí sinh nhật Bích Ngân Trang trí sinh nhật bé Thanh Trang Thuê ông già Noel phát quà Biểu diễn xiếc khỉ Xiếc quay đĩa
Thiết kế website Thiết kế website Thiết kế website Cách kháng tài khoản quảng cáo Mua bán Fanpage Facebook Dịch vụ SEO Tổ chức sinh nhật