python df遍历的N种方式(小结)
作者：多凡
for…in 迭代循环
首先介绍Python中最常用的for…in循环遍历的方式。for…in循环结构用于遍历列表、元组、字典、字符串、集合、文件等。其实for和in是两个独立的语法，for语句是Python内置的迭代器工具，用于从可迭代容器对象（如列表、元组、字典、字符串、集合、文件等）中逐个读取元素，直到容器中没有更多元素为止，工具和对象之间只要遵循可迭代协议即可进行迭代操作。in的存在使得python在操作可迭代对象时变得简单得多，用于配合for使用逐个取可迭代对象的元素。
for语句参与的具体迭代的过程为：可迭代对象通过iter方法返回迭代器，迭代器具有next方法，for循环不断地调用next方法，每次按序返回迭代器中的一个值，直到迭代到最后，没有更多元素时抛出异常StopIteration（Python会自动处理异常）。模拟迭代的过程如下所示：
# 迭代的过程
x = [1,2,3]
its = x.__iter__() #列表是可迭代对象，否则会提示不是迭代对象
print(its)
# 打印结果：
<list_iterator object at 0x100f32198>
print(next(its)) # its包含此方法，说明its是迭代器
# 打印结果：
1
print(next(its))
# 打印结果：
2
print(next(its))
# 打印结果：
3
print(next(its))
# 打印结果：
Traceback (most recent call last):
File "<stdin>", line 1, in <module>
StopIteration迭代的优点是无需把所有元素一次加载到内存中，可以在调用next方法时逐个返回元素，避免出现内存空间不够的情况。
使用for…in循环方式实现单均线突破策略。遍历全部交易日的收盘价数值和Ma20数值，将收盘价数值减去Ma20数值，并使用np.sign()取差值符号，当收盘价在Ma20上方时差值为正，收盘价在Ma20上下方时差值为负，由负转正对应为买点，由正转负对应为卖点。如下所示
def forin_looping(df):
df['signal'] = 0 #df = df.assign(signal = 0) #可采用assign新增一列
for i in np.arange(0,df.shape[0]):
df.iloc[i,df.columns.get_loc('signal')] = np.sign(df.iloc[i]['Close'] - df.iloc[i]['Ma20'])
return df
print(forin_looping(df_stockload)[0:5])
"""
High Low Open Close Volume Adj Close Ma20 signal
Date
2018-01-29 3587.0 3510.3 3563.6 3523.0 236000 3523.0 3454.3 1.0
2018-01-30 3523.1 3484.7 3511.5 3488.0 186400 3488.0 3461.3 1.0
2018-01-31 3495.5 3454.7 3470.5 3480.8 207300 3480.8 3466.8 1.0
2018-02-01 3495.1 3424.4 3478.7 3447.0 260500 3447.0 3469.9 -1.0
2018-02-02 3463.2 3388.9 3419.2 3462.1 208100 3462.1 3473.4 -1.0
"""
iterrows()生成器方式
另一种Python中常用的遍历方式为iterrows()生成器方式。所谓生成器其实是一种特殊的迭代器，内部支持了迭代器协议。Python中提供生成器函数和生成器表达式两种方式实现生成器，每次请求返回一个结果，不需要一次性构建一个结果列表，节省了内存空间。
在Python 3中可使用range返回一个迭代器，用来一次一个值地遍历一个范围.
# 生成器函数方式实现生成器 def gensquares(N): for i in range(N): yield i**2 print(gensquares(5)) #打印结果： <generator object gensquares at 0x11a35cf48> for i in gensquares(5): print(i) # 打印结果： 0 1 4 9 16
其实yield就相当于一个return，只是return返回的是值，但是yield返回的是生成器，除了这点其他都一样，所以return也好yield也好都只能用在函数中。
生成器表达式方式实现生成器就是类似列表解析，按需产生结果的一个对象，例程代码如下所示：
# 生成器表达式方式实现生成器 print(x**2 for x in range(5)) # 打印结果： <generator object <genexpr> at 0xb3d31fa4> print(list(x**2 for x in range(5))) # 打印结果： [0, 1, 4, 9, 16]
通过iterrows()遍历方式计算股票每个交易日收盘价与Ma20差值，此处iterrows是对dataframe格式数据行进行迭代的一个生成器，它返回每行的索引及包含行本身的对象，代码如下所示：
#iterrows()遍历方式 def iterrows_loopiter(df): df['signal'] = 0 #df = df.assign(signal = 0) #可采用assign新增一列 for index,row in df.iterrows(): df.loc[index, 'signal'] = np.sign(row['Close']-row['Ma20']) return df print(iterrows_loopiter(df_stockload)[0:5]) """ High Low Open Close Volume Adj Close Ma20 signal Date 2018-01-29 3587.0 3510.3 3563.6 3523.0 236000 3523.0 3454.3 1.0 2018-01-30 3523.1 3484.7 3511.5 3488.0 186400 3488.0 3461.3 1.0 2018-01-31 3495.5 3454.7 3470.5 3480.8 207300 3480.8 3466.8 1.0 2018-02-01 3495.1 3424.4 3478.7 3447.0 260500 3447.0 3469.9 -1.0 2018-02-02 3463.2 3388.9 3419.2 3462.1 208100 3462.1 3473.4 -1.0 """
apply()循环方式
apply()方法可将函数应用于dataframe特定行或列。函数由lambda方式在代码中内嵌实现，lambda 为匿名函数，可以省去定义函数的过程，让代码更加精简。lambda函数的末尾包含axis参数，用来告知Pandas将函数运用于行（axis = 1）或者列（axis = 0）。apply()方法循环方式实现的代码如下所示：
df_stockload['signal'] = df_stockload.apply(lambda row: (np.sign(row['Close']-row['Ma20'])), axis = 1)
print(df_stockload.head())
"""
High Low Open Close Volume Adj Close Ma20 signal
Date
2018-01-29 3587.0 3510.3 3563.6 3523.0 236000 3523.0 3454.3 1.0
2018-01-30 3523.1 3484.7 3511.5 3488.0 186400 3488.0 3461.3 1.0
2018-01-31 3495.5 3454.7 3470.5 3480.8 207300 3480.8 3466.8 1.0
2018-02-01 3495.1 3424.4 3478.7 3447.0 260500 3447.0 3469.9 -1.0
2018-02-02 3463.2 3388.9 3419.2 3462.1 208100 3462.1 3473.4 -1.0
矢量化遍历方式
此处我们主要处理一维数组之间的计算，那么矢量化方式可使用Pandas series 的矢量化方式和Numpy arrays的矢量化方式两种。
先来看下Pandas series 的矢量化方式。
Pandas的DataFrame、series基础单元数据结构基于链表，因此可将函数在整个链表上进行矢量化操作，而不用按顺序执行每个值。
Pandas包括了非常丰富的矢量化函数库，我们可把整个series（列）作为参数传递，对整个链表进行计算。Pandas series 的矢量化方式实现代码如下：
#Pandas series 的矢量化方式
df_stockload['signal'] = np.sign(df_stockload['Close']-df_stockload['Ma20'])
print(df_stockload.head())
"""
High Low Open Close Volume Adj Close Ma20 signal
Date
2018-01-29 3587.0 3510.3 3563.6 3523.0 236000 3523.0 3454.3 1.0
2018-01-30 3523.1 3484.7 3511.5 3488.0 186400 3488.0 3461.3 1.0
2018-01-31 3495.5 3454.7 3470.5 3480.8 207300 3480.8 3466.8 1.0
2018-02-01 3495.1 3424.4 3478.7 3447.0 260500 3447.0 3469.9 -1.0
2018-02-02 3463.2 3388.9 3419.2 3462.1 208100 3462.1 3473.4 -1.0
"""
对于Numpy arrays的矢量化方式，由于本例的矢量化运算中只使用了series的数值，无需使用索引等信息，因此可将series转换为array类型，节省操作过程中的很多开销。
我们可使用values 方法将链表从Pandas series转换为NumPy arrays，把NumPy array作为参数传递，对整个链表进行计算。Numpy arrays的矢量化方式实现代码如下：
#Numpy arrays的矢量化方式
df_stockload['signal'] = np.sign(df_stockload['Close'].values-df_stockload['Ma20'].values)
print(df_stockload.head())
"""
High Low Open Close Volume Adj Close Ma20 signal
Date
2018-01-29 3587.0 3510.3 3563.6 3523.0 236000 3523.0 3454.3 1.0
2018-01-30 3523.1 3484.7 3511.5 3488.0 186400 3488.0 3461.3 1.0
2018-01-31 3495.5 3454.7 3470.5 3480.8 207300 3480.8 3466.8 1.0
2018-02-01 3495.1 3424.4 3478.7 3447.0 260500 3447.0 3469.9 -1.0
2018-02-02 3463.2 3388.9 3419.2 3462.1 208100 3462.1 3473.4 -1.0
"""
执行效率对比
#使用timeit方法对比方法参考例程如下，需要import timeit模块：
from timeit import timeit
def test1():
forin_looping(df_stockload)
def test2():
iterrows_loopiter(df_stockload)
def test3():
df_stockload['signal'] = df_stockload.apply(lambda row: (np.sign(row['Close'] - row['Ma20'])), axis=1)
def test4():
df_stockload['signal'] = np.sign(df_stockload['Close']-df_stockload['Ma20'])
def test5():
df_stockload['signal'] = np.sign(df_stockload['Close'].values - df_stockload['Ma20'].values)
#for..in循环迭代方式
t1 = timeit('test1()', 'from __main__ import test1', number=100)
#iterrows()遍历方式
t2 = timeit('test2()', 'from __main__ import test2', number=100)
#apply()方法循环方式
t3 = timeit('test3()', 'from __main__ import test3', number=100)
#Pandas series 的矢量化方式
t4 = timeit('test4()', 'from __main__ import test4', number=100)
#Numpy arrays的矢量化方式：
t5 = timeit('test5()', 'from __main__ import test5', number=100)
print(t1,t2,t3,t4,t5)
#14.943237108999998 8.827773373 0.5511996379999999 0.02215727200000117 0.012933490000001768总结
可以看出循环执行的速度是最慢的，iterrows()针对Pandas的dataframe进行了优化，相比直接循环有显著提升。apply()方法也是在行之间进行循环，但由于利用了类似Cython的迭代器的一系列全局优化，其效率要比iterrows高很多。
NumPy arrays的矢量化运行速度最快，其次是Pandas series矢量化。
由于矢量化是同时作用于整个序列的，可以节省更多的时间，相比使用标量操作更好，NumPy使用预编译的C代码在底层进行优化，同时也避免了Pandas series操作过程中的很多开销，例如索引、数据类型等等，因此，NumPy arrays的操作要比Pandas series快得多。
到此这篇关于python df遍历的N种方式(小结)的文章就介绍到这了,更多相关python df遍历内容请搜索脚本之家以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持脚本之家！