按条件覆盖的累计总和

我正在尝试计算一段时间内的库存余额（水平），并将进出数量作为输入（以及每种库存的类别）。通常我会计算incoming - outgoing并结转到下一期（累计总和），但在这种情况下，额外的困难是余额可以在各个时间点被覆盖，从而将余额“重置”为这些值（并且从这个时间点开始，需要将进出量添加到这些覆盖中）。

我想出了一种计算方法，即在存在覆盖余额时（通过计算的负 cumsum；即在存在覆盖余额时将库存设置为 0）抵消计算的余额（=cumsum（传入-传出）），但当在不同时间存在多个覆盖时，这种方法不起作用。

这是我当前的方法，对于给定的数据框效果很好（=bal每个类别只有一个覆盖（）（cat））。

>>> df = pd.DataFrame({
...   'cat': ['a', 'a', 'b', 'b', 'a', 'a', 'a', 'a', 'a', 'b'],
...   'time': [1, 2, 1, 2, 4, 5, 6, 7, 8, 9],
...   'in': [None, 10, None, None, None, 20, 11, 9, 10, None],
...   'out': [10, None, None, 20, 10, 5, None, 30, None, None],
...   'bal': [None, None, None, None, 50, None, None, None, None, None]
                                       ^ at this time, the balance should be set to 50, irrespective of prior `in` and `out`.
... })
>>> 
>>> # cumsum goes by row, so order matters
>>> df = df.sort_values(by=['time'])
>>> df
  cat  time    in   out   bal
0   a     1   NaN  10.0   NaN
2   b     1   NaN   NaN   NaN
1   a     2  10.0   NaN   NaN
3   b     2   NaN  20.0   NaN
4   a     4   NaN  10.0  50.0
5   a     5  20.0   5.0   NaN
6   a     6  11.0   NaN   NaN
7   a     7   9.0  30.0   NaN
8   a     8  10.0   NaN   NaN
9   b     9   NaN   NaN   NaN
>>> 
>>> 
>>> # Calculate the balance as if 'bal' (the override) wasn't there (cumsum(in - out))
>>> df['inout'] = df['in'].fillna(0) - df['out'].fillna(0)
>>> df['cumsum'] = df[['cat', 'inout']].groupby(['cat']).cumsum()
>>> df
  cat  time    in   out   bal  inout  cumsum
0   a     1   NaN  10.0   NaN  -10.0   -10.0
2   b     1   NaN   NaN   NaN    0.0     0.0
1   a     2  10.0   NaN   NaN   10.0     0.0
3   b     2   NaN  20.0   NaN  -20.0   -20.0
4   a     4   NaN  10.0  50.0  -10.0   -10.0   <-- we want to override this with the value from 'bal' (50) and continue the calculation
5   a     5  20.0   5.0   NaN   15.0     5.0
6   a     6  11.0   NaN   NaN   11.0    16.0
7   a     7   9.0  30.0   NaN  -21.0    -5.0
8   a     8  10.0   NaN   NaN   10.0     5.0
9   b     9   NaN   NaN   NaN    0.0   -20.0
>>> 
>>> # Find the positions where a balance would override the calculated balance
>>> df['correction'] = -df.loc[pd.notnull(df['bal']), 'cumsum']
>>> df
  cat  time    in   out   bal  inout  cumsum  correction
0   a     1   NaN  10.0   NaN  -10.0   -10.0         NaN
2   b     1   NaN   NaN   NaN    0.0     0.0         NaN
1   a     2  10.0   NaN   NaN   10.0     0.0         NaN
3   b     2   NaN  20.0   NaN  -20.0   -20.0         NaN
4   a     4   NaN  10.0  50.0  -10.0   -10.0        10.0
5   a     5  20.0   5.0   NaN   15.0     5.0         NaN
6   a     6  11.0   NaN   NaN   11.0    16.0         NaN
7   a     7   9.0  30.0   NaN  -21.0    -5.0         NaN
8   a     8  10.0   NaN   NaN   10.0     5.0         NaN
9   b     9   NaN   NaN   NaN    0.0   -20.0         NaN
>>> 
>>> 
>>> # Calculate with the corrected balance
>>> df['inout2'] = df['in'].fillna(0) - df['out'].fillna(0) + df['bal'].fillna(0) + df['correction'].fillna(0)
>>> df['cumsum2'] = df[['cat', 'inout2']].groupby(['cat']).cumsum()
>>> df
  cat  time    in   out   bal  inout  cumsum  correction  inout2  cumsum2
0   a     1   NaN  10.0   NaN  -10.0   -10.0         NaN   -10.0    -10.0
2   b     1   NaN   NaN   NaN    0.0     0.0         NaN     0.0      0.0
1   a     2  10.0   NaN   NaN   10.0     0.0         NaN    10.0      0.0
3   b     2   NaN  20.0   NaN  -20.0   -20.0         NaN   -20.0    -20.0
4   a     4   NaN  10.0  50.0  -10.0   -10.0        10.0    50.0     50.0 (override from 'bal')
5   a     5  20.0   5.0   NaN   15.0     5.0         NaN    15.0     65.0 <--- 50 (override) +15 (in-out)
6   a     6  11.0   NaN   NaN   11.0    16.0         NaN    11.0     76.0
7   a     7   9.0  30.0   NaN  -21.0    -5.0         NaN   -21.0     55.0
8   a     8  10.0   NaN   NaN   10.0     5.0         NaN    10.0     65.0
9   b     9   NaN   NaN   NaN    0.0   -20.0         NaN     0.0    -20.0
>>> 
>>> 
>>> df[df['cat'] == 'a']
  cat  time    in   out   bal  inout  cumsum  correction  inout2  cumsum2
0   a     1   NaN  10.0   NaN  -10.0   -10.0         NaN   -10.0    -10.0
1   a     2  10.0   NaN   NaN   10.0     0.0         NaN    10.0      0.0
4   a     4   NaN  10.0  50.0  -10.0   -10.0        10.0    50.0     50.0
5   a     5  20.0   5.0   NaN   15.0     5.0         NaN    15.0     65.0
6   a     6  11.0   NaN   NaN   11.0    16.0         NaN    11.0     76.0
7   a     7   9.0  30.0   NaN  -21.0    -5.0         NaN   -21.0     55.0
8   a     8  10.0   NaN   NaN   10.0     5.0         NaN    10.0     65.0
 

看起来不错。在索引 4 处，简单余额计算被覆盖（原为 -10，现在为 50，符合预期），并且后续期间的流入流出按预期添加。

然而，当我引入另一个覆盖时，上述算法就会中断。

df = pd.DataFrame({
  'cat': ['a', 'a', 'b', 'b', 'a', 'a', 'a', 'a', 'a', 'b'],
  'time': [1, 2, 1, 2, 4, 5, 6, 7, 8, 9],
  'in': [None, 10, None, None, None, 20, 11, 9, 10, None],
  'out': [10, None, None, 20, 10, 5, None, 30, None, None],
  'bal': [None, None, None, None, 50, None, None, 30, None, None]
  #                                                ^
})

... same pipeline as before

>>> df
  cat  time    in   out   bal  inout  cumsum  correction  inout2  cumsum2
0   a     1   NaN  10.0   NaN  -10.0   -10.0         NaN   -10.0    -10.0
2   b     1   NaN   NaN   NaN    0.0     0.0         NaN     0.0      0.0
1   a     2  10.0   NaN   NaN   10.0     0.0         NaN    10.0      0.0
3   b     2   NaN  20.0   NaN  -20.0   -20.0         NaN   -20.0    -20.0
4   a     4   NaN  10.0  50.0  -10.0   -10.0        10.0    50.0     50.0  # still ok
5   a     5  20.0   5.0   NaN   15.0     5.0         NaN    15.0     65.0
6   a     6  11.0   NaN   NaN   11.0    16.0         NaN    11.0     76.0
7   a     7   9.0  30.0  30.0  -21.0    -5.0         5.0    14.0     90.0  # expect 30
8   a     8  10.0   NaN   NaN   10.0     5.0         NaN    10.0    100.0  # expect 30 + 10 = 40
9   b     9   NaN   NaN   NaN    0.0   -20.0         NaN     0.0    -20.0

我想修改算法以保持使用的简单性cumsum（功能性），但不知道该如何进行。这几乎就像我需要一个条件累计值，当满足条件时（在本例中为 中的值bal），它会替换中间值。但是，我更愿意计算另一个校正列（或修复现有的校正列）并添加它（但我遇到了障碍，因为我可能看得太久了）。任何帮助都非常感谢。