Pandas中Apply函数加速百倍的技巧分享

2022-07-29 14:49:54 作者：程序员小八

虽然目前dask,cudf等包的出现，使得我们的数据处理大大得到了加速，但是并不是每个人都有比较好的gpu。本文为大家分享几个Pandas中Apply函数加速百倍的技巧，希望有所帮助

前言

虽然目前dask,cudf等包的出现，使得我们的数据处理大大得到了加速，但是并不是每个人都有比较好的gpu，非常多的朋友仍然还在使用pandas工具包，但有时候真的很无奈，pandas的许多问题我们都需要使用apply函数来进行处理，而apply函数是非常慢的，本文我们就介绍如何加速apply函数600倍的技巧。

实验对比

01 Apply(Baseline)

我们以Apply为例，原始的Apply函数处理下面这个问题，需要18.4s的时间。

import pandas as pd
import numpy as np
df = pd.DataFrame(np.random.randint(0, 11, size=(1000000, 5)), columns=('a','b','c','d','e'))
def func(a,b,c,d,e):
    if e == 10:
        return c*d
    elif (e < 10) and (e>=5):
        return c+d
    elif e < 5:
        return a+b
%%time
df['new'] = df.apply(lambda x: func(x['a'], x['b'], x['c'], x['d'], x['e']), axis=1)

CPU times: user 17.9 s, sys: 301 ms, total: 18.2 s
Wall time: 18.4 s

02 Swift加速

因为处理是并行的，所以我们可以使用Swift进行加速，在使用Swift之后，相同的操作在我的机器上可以提升到7.67s。

%%time
# !pip install swifter
import swifter
df['new'] = df.swifter.apply(lambda x : func(x['a'],x['b'],x['c'],x['d'],x['e']),axis=1)
HBox(children=(HTML(value='Dask Apply'), FloatProgress(value=0.0, max=16.0), HTML(value='')))

CPU times: user 329 ms, sys: 240 ms, total: 569 ms
Wall time: 7.67 s

03 向量化

使用Pandas和Numpy的最快方法是将函数向量化。如果我们的操作是可以直接向量化的话，那么我们就尽可能的避免使用：

for循环；

列表处理；

apply等操作

在将上面的问题转化为下面的处理之后，我们的时间缩短为：421 ms。

%%time
df['new'] = df['c'] * df['d'] #default case e = =10
mask = df['e'] < 10
df.loc[mask,'new'] = df['c'] + df['d']
mask = df['e'] < 5
df.loc[mask,'new'] = df['a'] + df['b']

CPU times: user 134 ms, sys: 149 ms, total: 283 ms
Wall time: 421 ms

04 类别转化+向量化

我们先将上面的类别转化为int16型，再进行相同的向量化操作，发现时间缩短为：116 ms。

for col in ('a','b','c','d'):
    df[col] = df[col].astype(np.int16) 
%%time
df['new'] = df['c'] * df['d'] #default case e = =10
mask = df['e'] < 10
df.loc[mask,'new'] = df['c'] + df['d']
mask = df['e'] < 5
df.loc[mask,'new'] = df['a'] + df['b']

CPU times: user 71.3 ms, sys: 42.5 ms, total: 114 ms
Wall time: 116 ms

05 转化为values处理

在能转化为.values的地方尽可能转化为.values，再进行操作。

此处先转化为.values等价于转化为numpy，这样我们的向量化操作会更加快捷。

于是，上面的操作时间又被缩短为：74.9ms。

%%time
df['new'] = df['c'].values * df['d'].values #default case e = =10
mask = df['e'].values < 10
df.loc[mask,'new'] = df['c'] + df['d']
mask = df['e'].values < 5
df.loc[mask,'new'] = df['a'] + df['b']

CPU times: user 64.5 ms, sys: 12.5 ms, total: 77 ms
Wall time: 74.9 ms

实验汇总

通过上面的一些小的技巧，我们将简单的Apply函数加速了几百倍，具体的：

Apply: 18.4 s

Apply + Swifter: 7.67 s

Pandas vectorizatoin: 421 ms

Pandas vectorization + data types: 116 ms

Pandas vectorization + values + data types: 74.9ms

到此这篇关于Pandas中Apply函数加速百倍的技巧分享的文章就介绍到这了,更多相关Pandas Apply函数加速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！