在pandas中同步两个大数据帧的最有效方法是什么?

时间:2014-08-10 11:33:00

标签: python performance pandas dataframe

我想同步两个非常长的数据帧,性能是这个用例的关键。使用日期时间或时间戳,按时间顺序索引这两个数据帧(应该尽可能快地利用它)。

此示例中提供了一种同步方式:

import pandas as pd
df1=pd.DataFrame({'A':[1,2,3,4,5,6], 'B':[1,5,3,4,5,7]}, index=pd.date_range('20140101 101501', freq='u', periods=6))
df2=pd.DataFrame({'D':[10,2,30,4,5,10], 'F':[1,5,3,4,5,70]}, index=pd.date_range('20140101 101501.000003', freq='u', periods=6))

# synch data frames
df3=df1.merge(df2, how='outer', right_index=True, left_index=True).fillna(method='ffill')

我的问题是,这是否是最有效的方法?如果有更快的方法来解决这个任务,我准备探索其他解决方案(例如使用numpy或cython)。

由于

注意:时间戳通常不等间距(如上例所示),该方法在这种情况下也适用

阅读答案后的评论

我认为有很多用例既没有对齐也没有合并或加入帮助。关键是不要使用与数据库相关的语义进行对齐(在我看来,时间序列不是那么相关)。对我来说,对齐意味着将系列A映射到B并且有办法处理缺失值(通常是采样和保持方法),对齐和连接会导致不希望的效果,例如由于连接而重复的多个时间戳。我仍然没有一个完美的解决方案,但似乎np.searchsorted可以提供帮助(它比使用多个调用加入/对齐以执行我需要的要快得多)。到目前为止,我找不到大熊猫的方法。

如何将A映射到B以便B使得结果具有A和B的所有时间戳但没有重复(除了那些已经在A和B中的那些)?

另一个典型的用例是采样和保持同步,可以通过以下有效方式解决(与B同步A,即在A中的每个时间戳采用B中的相应值:

idx=np.searchsorted(B.index.values, A.index.values, side='right')-1
df=A.copy()
for i in B:
    df[i]=B[i].ix[idx].values

结果df包含相同的A索引和B中的同步值。

有没有一种有效的方法直接在熊猫中做这些事情?

3 个答案:

答案 0 :(得分:4)

如果您需要同步,请使用align,文档为here。否则合并是一个不错的选择。

In [18]: N=100000

In [19]: df1=pd.DataFrame({'A':[1,2,3,4,5,6]*N, 'B':[1,5,3,4,5,7]*N}, index=pd.date_range('20140101 101501', freq='u', periods=6*N))

In [20]: df2=pd.DataFrame({'D':[10,2,30,4,5,10]*N, 'F':[1,5,3,4,5,70]*N}, index=pd.date_range('20140101 101501.000003', freq='u', periods=6*N))

In [21]: %timeit df1.merge(df2, how='outer', right_index=True, left_index=True).fillna(method='ffill')
10 loops, best of 3: 69.3 ms per loop

In [22]: %timeit df1.align(df2)
10 loops, best of 3: 36.5 ms per loop

In [24]: pd.set_option('max_rows',10)

In [25]: x, y = df1.align(df2)

In [26]: x
Out[26]: 
                             A   B   D   F
2014-01-01 10:15:01          1   1 NaN NaN
2014-01-01 10:15:01.000001   2   5 NaN NaN
2014-01-01 10:15:01.000002   3   3 NaN NaN
2014-01-01 10:15:01.000003   4   4 NaN NaN
2014-01-01 10:15:01.000004   5   5 NaN NaN
...                         ..  ..  ..  ..
2014-01-01 10:15:01.599998   5   5 NaN NaN
2014-01-01 10:15:01.599999   6   7 NaN NaN
2014-01-01 10:15:01.600000 NaN NaN NaN NaN
2014-01-01 10:15:01.600001 NaN NaN NaN NaN
2014-01-01 10:15:01.600002 NaN NaN NaN NaN

[600003 rows x 4 columns]

In [27]: y
Out[27]: 
                             A   B   D   F
2014-01-01 10:15:01        NaN NaN NaN NaN
2014-01-01 10:15:01.000001 NaN NaN NaN NaN
2014-01-01 10:15:01.000002 NaN NaN NaN NaN
2014-01-01 10:15:01.000003 NaN NaN  10   1
2014-01-01 10:15:01.000004 NaN NaN   2   5
...                         ..  ..  ..  ..
2014-01-01 10:15:01.599998 NaN NaN   2   5
2014-01-01 10:15:01.599999 NaN NaN  30   3
2014-01-01 10:15:01.600000 NaN NaN   4   4
2014-01-01 10:15:01.600001 NaN NaN   5   5
2014-01-01 10:15:01.600002 NaN NaN  10  70

[600003 rows x 4 columns]

答案 1 :(得分:1)

如果您希望使用其中一个DataFrame的索引作为同步模式,可能很有用:

df3 = df1.iloc[df1.index.isin(df2.index),]

注意:我猜df1的形状>形状df2

在前面的代码片段中,您将获得df1和df2中的元素,但如果您想添加新索引,则可能更喜欢这样做:

new_indexes = df1.index.diff(df2.index) # indexes of df1 and not in df2
default_values = np.zeros((new_indexes.shape[0],df2.shape[1])) 
df2 = df2.append(pd.DataFrame(default_values , index=new_indexes)).sort(axis=0)

您可以在此post

中看到另一种同步方式

答案 2 :(得分:0)

对于我的观点,时间序列的同步是一个非常简单的过程。假设ts# (#=0,1,2)填充

ts#[0,:] - 时间

ts#[1,:] - 问

ts#[2,:] - 出价

ts#[3,:] - asksz

ts#[4,:] - bidz

输出

totts[0,:] - 同步时间

totts[1-4,:] - ts0

的询问/出价/ asksz / bidz

totts[5-8,:] - ts1

的询问/出价/ asksz / bidz

totts[9-12,:] - ts2

的询问/出价/ asksz / bidz

功能:

def syncTS(ts0,ts1,ts2):

    ti0 = ts0[0,:]
    ti1 = ts1[0,:]
    ti2 = ts2[0,:]

    totti = np.union1d(ti0, ti1)
    totti = np.union1d(totti,ti2)

    totts = np.ndarray((13,len(totti)))

    it0=it1=it2=0
    nT0=len(ti0)-1
    nT1=len(ti1)-1
    nT2=len(ti2)-1

    for it,tim in enumerate(totti):
        if tim >= ti0[it0] and it0 < nT0:
            it0+=1

        if tim >= ti1[it1] and it1 < nT1:
            it1 += 1

        if tim >= ti2[it2] and it2 < nT2:
            it2 += 1

        totts[0, it] = tim
        for k in range(1,5):
            totts[k, it] = ts0[k, it0]
            totts[k + 4, it] = ts1[k, it1]
            totts[k + 8, it] = ts2[k, it2]

    return totts