Просто чтобы мы могли видеть версию l oop
from itertools import count
from collections import defaultdict
x = defaultdict(count)
y = {}
c = []
for a, b in zip(df.a, df.b):
if (a, b) not in y:
y[(a, b)] = next(x[a]) + 1
c.append(y[(a, b)])
df.assign(C=c)
a b C
4 0 1 1
5 0 1 1
6 0 2 2
2 0 3 3
3 1 2 1
15 1 3 2
12 1 3 2
13 1 1 3
15 3 1 1
14 3 1 1
8 3 3 2
9 3 2 3
10 3 1 1