本文所整理的技巧与以前整理过10个Pandas的常用技巧不同,你可能并不会经常的使用它,但是有时候当你遇到一些非常棘手的问题时,这些技巧可以帮你快速解决一些不常见的问题。

Pandas:十种数据处理技巧,让你事半功倍

1、Categorical类型

默认情况下,具有有限数量选项的列都会被分配object 类型。 但是就内存来说并不是一个有效的选择。 我们可以这些列建立索引,并仅使用对对象的引用而实际值。Pandas 提供了一种称为 Categorical的Dtype来解决这个问题。

例如一个带有图片路径的大型数据集组成。 每行有三列:anchor, positive, and negative.。

如果类别列使用 Categorical 可以显着减少内存使用量。

# raw data
 +----------+------------------------+
 |class |filename|
 +----------+------------------------+
 | Bathroom | Bathroombath_1.jpg|
 | Bathroom | Bathroombath_100.jpg|
 | Bathroom | Bathroombath_1003.jpg |
 | Bathroom | Bathroombath_1004.jpg |
 | Bathroom | Bathroombath_1005.jpg |
 +----------+------------------------+
 
 # target
 +------------------------+------------------------+----------------------------+
 | anchor |positive|negative|
 +------------------------+------------------------+----------------------------+
 | Bathroombath_1.jpg| Bathroombath_100.jpg| Dinningdin_540.jpg|
 | Bathroombath_100.jpg| Bathroombath_1003.jpg | Dinningdin_1593.jpg |
 | Bathroombath_1003.jpg | Bathroombath_1004.jpg | Bedroombed_329.jpg|
 | Bathroombath_1004.jpg | Bathroombath_1005.jpg | Livingroomliving_1030.jpg |
 | Bathroombath_1005.jpg | Bathroombath_1007.jpg | Bedroombed_1240.jpg |
 +------------------------+------------------------+----------------------------+

filename列的值会经常被复制重复。因此,所以通过使用Categorical可以极大的减少内存使用量。

让我们读取目标数据集,看看内存的差异:

triplets.info(memory_usage="deep")
 
 # Column Non-Null Count Dtype
 # --- ------ -------------- -----
 # 0 anchor 525000 non-null category
 # 1 positive 525000 non-null category
 # 2 negative 525000 non-null category
 # dtypes: category(3)
 # memory usage: 4.6 MB
 
 # without categories
 triplets_raw.info(memory_usage="deep")
 
 # Column Non-Null Count Dtype
 # --- ------ -------------- -----
 # 0 anchor 525000 non-null object
 # 1 positive 525000 non-null object
 # 2 negative 525000 non-null object
 # dtypes: object(3)
 # memory usage: 118.1 MB

差异非常大,并且随着重复次数的增加,差异呈非线性增长。

2、行列转换

sql中经常会遇到行列转换的问题,Pandas有时候也需要,让我们看看来自Kaggle比赛的数据集。census_start .csv文件:

Pandas:十种数据处理技巧,让你事半功倍

可以看到,这些按年来保存的,如果有一个列year和pct_bb,并且每一行有相应的值,则会好得多,对吧。

cols = sorted([col for col in original_df.columns 
 if col.startswith("pct_bb")])
 df = original_df[(["cfips"] + cols)]
 df = df.melt(id_vars="cfips",
value_vars=cols,
var_name="year",
value_name="feature").sort_values(by=["cfips", "year"])

看看结果,这样是不是就好很多了:

Pandas:十种数据处理技巧,让你事半功倍

3、apply()很慢

我们上次已经介绍过,最好不要使用这个方法,因为它遍历每行并调用指定的方法。但是要是我们没有别的选择,那还有没有办法提高速度呢?

可以使用swifter或pandarallew这样的包,使过程并行化。

Swifter

import pandas as pd
 import swifter
 
 def target_function(row):
 return row * 10
 
 def traditional_way(data):
 data['out'] = data['in'].apply(target_function)
 
 def swifter_way(data):
 data['out'] = data['in'].swifter.apply(target_function)

Pandarallel

import pandas as pd
 from pandarallel import pandarallel
 
 def target_function(row):
 return row * 10
 
 def traditional_way(data):
 data['out'] = data['in'].apply(target_function)
 
 def pandarallel_way(data):
 pandarallel.initialize()
 data['out'] = data['in'].parallel_apply(target_function)

通过多线程,可以提高计算的速度,当然当然,如果有集群,那么最好使用dask或pyspark

4、空值,int, Int64

标准整型数据类型不支持空值,所以会自动转换为浮点数。所以如果数据要求在整数字段中使用空值,请考虑使用Int64数据类型,因为它会使用pandas.NA来表示空值。

5、Csv, 压缩还是parquet?

尽可能选择parquet。parquet会保留数据类型,在读取数据时就不需要指定dtypes。parquet文件默认已经使用了snappy进行压缩,所以占用的磁盘空间小。下面可以看看几个的对比

|file|size |
 +------------------------+---------+
 | triplets_525k.csv| 38.4 MB |
 | triplets_525k.csv.gzip |4.3 MB |
 | triplets_525k.csv.zip|4.5 MB |
 | triplets_525k.parquet|1.9 MB |
 +------------------------+---------+

读取parquet需要额外的包,比如pyarrow或fastparquet。chatgpt说pyarrow比fastparquet要快,但是我在小数据集上测试时fastparquet比pyarrow要快,但是这里建议使用pyarrow,因为pandas 2.0也是默认的使用这个。

6、value_counts ()

计算相对频率,包括获得绝对值、计数和除以总数是很复杂的,但是使用value_counts,可以更容易地完成这项任务,并且该方法提供了包含或排除空值的选项。

df = pd.DataFrame({"a": [1, 2, None], "b": [4., 5.1, 14.02]})
 df["a"] = df["a"].astype("Int64")
 print(df.info())
 print(df["a"].value_counts(normalize=True, dropna=False),
df["a"].value_counts(normalize=True, dropna=True), sep="nn")

Pandas:十种数据处理技巧,让你事半功倍

这样是不是就简单很多了

7、Modin

注意:Modin现在还在测试阶段。

pandas是单线程的,但Modin可以通过缩放pandas来加快工作流程,它在较大的数据集上工作得特别好,因为在这些数据集上,pandas会变得非常缓慢或内存占用过大导致OOM。

!pip install modin[all]
 
 import modin.pandas as pd
 df = pd.read_csv("my_dataset.csv")

以下是modin官网的架构图,有兴趣的研究把:

Pandas:十种数据处理技巧,让你事半功倍

8、extract()

如果经常遇到复杂的半结构化的数据,并且需要从中分离出单独的列,那么可以使用这个方法:

import pandas as pd
 
 regex = (r'(?P[A-Za-z's]+),'
r'(?P<author>[A-Za-zs']+),'
r'(?P<isbn>[d-]+),'
r'(?P<year>d{4}),'
r'(?P<publisher>.+)')
 addr = pd.Series([
 "The Lost City of Amara,Olivia Garcia,978-1-234567-89-0,2023,HarperCollins",
 "The Alchemist's Daughter,Maxwell Greene,978-0-987654-32-1,2022,Penguin Random House",
 "The Last Voyage of the HMS Endeavour,Jessica Kim,978-5-432109-87-6,2021,Simon & Schuster",
 "The Ghosts of Summer House,Isabella Lee,978-3-456789-12-3,2000,Macmillan Publishers",
 "The Secret of the Blackthorn Manor,Emma Chen,978-9-876543-21-0,2023,Random House Children's Books"
])
 addr.str.extract(regex)</pre><p style="text-align: center;" ><p ><img src="/uploads/20230427/168257617390983.png" alt="Pandas:十种数据处理技巧,让你事半功倍" /></p></p><h4 style="line-height: 1;"  >9、读写剪贴板</h4><p >这个技巧有人一次也用不到,但是有人可能就是需要,比如:在分析中包含PDF文件中的表格时。通常的方法是复制数据,粘贴到Excel中,导出到csv文件中,然后导入Pandas。但是,这里有一个更简单的解决方案:pd.read_clipboard()。我们所需要做的就是复制所需的数据并执行一个方法。</p><p >有读就可以写,所以还可以使用to_clipboard()方法导出到剪贴板。</p><p >但是要记住,这里的剪贴板是你运行python/jupyter主机的剪切板,并不可能跨主机粘贴,一定不要搞混了。</p><h4 style="line-height: 1;"  >10、数组列分成多列</h4><p >假设我们有这样一个数据集,这是一个相当典型的情况:</p><pre class="brush:javascript;toolbar:false;">import pandas as pd
 df = pd.DataFrame({"a": [1, 2, 3],
"b": [4, 5, 6],
"category": [["foo", "bar"], ["foo"], ["qux"]]})
 
 # let's increase the number of rows in a dataframe
 df = pd.concat([df]*10000, ignore_index=True)</pre><p style="text-align: center;" ><p ><img src="/uploads/20230427/168257617378759.png" alt="Pandas:十种数据处理技巧,让你事半功倍" /></p></p><p >我们想将category分成多列显示,例如下面的</p><p style="text-align: center;" ><p ><img src="/uploads/20230427/168257617465287.png" alt="Pandas:十种数据处理技巧,让你事半功倍" /></p></p><p >先看看最慢的apply:</p><pre class="brush:javascript;toolbar:false;">def dummies_series_apply(df):
return df.join(df['category'].apply(pd.Series) 
.stack() 
.str.get_dummies() 
.groupby(level=0) 
.sum()) 
.drop("category", axis=1)
 %timeit dummies_series_apply(df.copy())
 #5.96 s ± 66.6 ms per loop (mean ± std. dev. of 7 runs, 1 loop each)</pre><p >sklearn的MultiLabelBinarizer</p><pre class="brush:javascript;toolbar:false;">from sklearn.preprocessing import MultiLabelBinarizer
 def sklearn_mlb(df):
mlb = MultiLabelBinarizer()
return df.join(pd.DataFrame(mlb.fit_transform(df['category']), columns=mlb.classes_)) 
.drop("category", axis=1)
 %timeit sklearn_mlb(df.copy())
 #35.1 ms ± 1.31 ms per loop (mean ± std. dev. of 7 runs, 10 loops each)</pre><p >是不是快了很多,我们还可以使用一般的向量化操作对其求和:</p><pre class="brush:plain;toolbar:false;">def dummies_vectorized(df):
return pd.get_dummies(df.explode("category"), prefix="cat") 
.groupby(["a", "b"]) 
.sum() 
.reset_index()
 %timeit dummies_vectorized(df.copy())
 #29.3 ms ± 1.22 ms per loop (mean ± std. dev. of 7 runs, 10 loops each)</pre><p style="text-align: center;" ><p ><img src="/uploads/20230427/168257617419157.png" alt="Pandas:十种数据处理技巧,让你事半功倍" /></p></p><p >使用第一个方法(在StackOverflow上的回答中非常常见)会给出一个非常慢的结果。而其他两个优化的方法的时间是非常快速的。</p><h4 style="line-height: 1;"  >总结</h4><p >我希望每个人都能从这些技巧中学到一些新的东西。重要的是要记住尽可能使用向量化操作而不是apply()。此外,除了csv之外,还有其他有趣的存储数据集的方法。不要忘记使用分类数据类型,它可以节省大量内存。感谢阅读!</p>         </div>
		<div class="laiyuan">
		  本文转载于:<a href="https://www.51cto.com/article/750130.html" target="_blank" rel="nofollow">https://www.51cto.com/article/750130.html</a> 如有侵犯,请联系zhengruancom@outlook.com删除。<br/>免责声明:正软商城发布此文仅为传递信息,不代表正软商城认同其观点或证实其描述。 
		</div>
        <div class="legal_box2">
            <div class="legal_title">
                <h2>同类商品 <em></em></h2>
                <div class="clear"></div>
            </div>
            <ul class="shapo_list">
                                    <li>
                        <a href="https://m.zhengruan.com/news/soft69">
                            <div class="img_box">
                                <img src="https://m.zhengruan.com/uploads/20200428/cd14258f0172a172f8a80798c38c1577.jpg" alt="DAEMON Tools Lite 10">
                            </div>
                            <h2> DAEMON Tools Lite 10 </h2>
                            <p> <em>¥</em>0.00 <del>¥0.00 </del> </p>
                        </a>
                    </li>
                                    <li>
                        <a href="https://m.zhengruan.com/news/soft67">
                            <div class="img_box">
                                <img src="https://m.zhengruan.com/uploads/20200428/fbf473d4d30833324962e441c0f18265.jpg" alt="DAEMON Tools Ultra 5">
                            </div>
                            <h2> DAEMON Tools Ultra 5 </h2>
                            <p> <em>¥</em>0.00 <del>¥0.00 </del> </p>
                        </a>
                    </li>
                                    <li>
                        <a href="https://m.zhengruan.com/news/soft68">
                            <div class="img_box">
                                <img src="https://m.zhengruan.com/uploads/20200428/1ae250399abf4ff584d86d52c79b5bb6.jpg" alt="DAEMON Tools Pro 8">
                            </div>
                            <h2> DAEMON Tools Pro 8 </h2>
                            <p> <em>¥</em>0.00 <del>¥0.00 </del> </p>
                        </a>
                    </li>
                                    <li>
                        <a href="https://m.zhengruan.com/news/soft29">
                            <div class="img_box">
                                <img src="https://m.zhengruan.com/uploads/20200428/77d3c04866e1b842d9b6ff0e9368bdf8.jpg" alt="CorelDRAW X8 简体中文">
                            </div>
                            <h2> CorelDRAW X8 简体中文 </h2>
                            <p> <em>¥</em>0.00 <del>¥0.00 </del> </p>
                        </a>
                    </li>
                                <div class="clear"></div>
            </ul>
        </div>

        <div class="legal_box2">
            <div class="legal_title">
                <h2>相关文章 <em></em></h2>
                <a href="https://m.zhengruan.com/newslist/313_1"> 更多 <em class="icon"></em></a>
                <div class="clear"></div>
            </div>
            <ul class="gal_article_list">
                                    <li>
                        <a href="https://m.zhengruan.com/news/767961">
                            <em class="icon"></em>
                            <p> python 且:概念解析、环境配置与实操验证指南 </p>
                        </a>
                    </li>
                                    <li>
                        <a href="https://m.zhengruan.com/news/767960">
                            <em class="icon"></em>
                            <p> python 雷达图开发环境搭建与验证:后端开发者实操指南 </p>
                        </a>
                    </li>
                                    <li>
                        <a href="https://m.zhengruan.com/news/767959">
                            <em class="icon"></em>
                            <p> 如何卸载python:环境隔离、依赖清理与验证流程的避坑指南 </p>
                        </a>
                    </li>
                                    <li>
                        <a href="https://m.zhengruan.com/news/767958">
                            <em class="icon"></em>
                            <p> python安装步骤:从环境检查到虚拟环境隔离的故障排查指南 </p>
                        </a>
                    </li>
                                    <li>
                        <a href="https://m.zhengruan.com/news/767957">
                            <em class="icon"></em>
                            <p> python设置环境变量:从原理到实操的完整验证流程 </p>
                        </a>
                    </li>
                            </ul>
        </div>
	    </main>
<footer>
    <div class="main_foot">
        <a href="https://m.zhengruan.com" class="foot_logo"><img src="https://m.zhengruan.com/statics/mob/zrimages/logo_b.png" alt="正软"></a>
        <p>联系方式: bd@zhengruan.com<br>网站备案号:苏ICP备2026018738号-1</p>
        <ul>
            <li class="one"><a href="https://m.zhengruan.com" class="cBlack"><b class="i_index"></b>首页</a></li>
            <li><a href="http://www.zhengruan.com" class="cBlack"><b class="i_pc"></b>电脑端</a></li>
            <li><span class="return_top"><b class="i_top"></b>顶部</span></li>
        </ul>
    </div>
</footer>

<script>
    var _hmt = _hmt || [];
    (function () {
        var hm = document.createElement("script");
        hm.src = "https://hm.baidu.com/hm.js?3835539565b311d85319cd21da8fd0d9";
        var s = document.getElementsByTagName("script")[0];
        s.parentNode.insertBefore(hm, s);
    })();
</script>
<!-- Matomo -->
<script>
    var _paq = window._paq = window._paq || [];
    /* tracker methods like "setCustomDimension" should be called before "trackPageView" */
    _paq.push(['trackPageView']);
    _paq.push(['enableLinkTracking']);
    (function () {
        var u = "https://tongji.php.cn/";
        _paq.push(['setTrackerUrl', u + 'matomo.php']);
        _paq.push(['setSiteId', '36']);
        var d = document, g = d.createElement('script'), s = d.getElementsByTagName('script')[0];
        g.async = true; g.src = u + 'matomo.js'; s.parentNode.insertBefore(g, s);
    })();
</script>
<!-- End Matomo Code -->
</body>

<script>
    function countView(){
        $.ajax({
            type: "post",
            url:  "/countView?&time="+new Date().getTime(),
            data:{'type':'news','id':"16517"},
            async:false,
            dataType: "json",
            success: function(result){
                console.log(result)
            },
            error:function(){

            }
        });
    }
    $(function(){
        countView();
    })
</script>
</html>