1. 實測,pandas 中使用 Merge、Join 、Concat 合并數(shù)據(jù)的效率對比!

        共 10631字,需瀏覽 22分鐘

         ·

        2022-10-15 08:17


        來源:Deephub Imba

        編輯:Python數(shù)據(jù)科學(xué)

        在 Pandas 中有很多種方法可以進(jìn)行DF的合并。

        本文將研究這些不同的方法,以及如何將它們執(zhí)行速度的對比。


        合并


        Pandas 使用 .merge() 方法來執(zhí)行合并。

        import pandas as pd  
         
        # a dictionary to convert to a dataframe
        data1 = {'identification': ['a''b''c''d'],
              'Customer_Name':['King''West''Adams''Mercy'],         'Category':['furniture''Office Supplies''Technology''R_materials'],}  
         
        # our second dictionary to convert to a dataframe  
        data2 = {'identification': ['a''b''c''d'],
              'Class':['First_Class''Second_Class''Same_day''Standard Class'],  
              'Age':[60304050]}  

        # Convert the dictionary into DataFrame  
        df1 = pd.DataFrame(data1)
        df2 = pd.DataFrame(data2)  

        運行我們的代碼后,有兩個 DataFrame,如下所示。

        identification Customer_Name         Category
        0             a         King       furniture
        1             b         West Office Supplies
        2             c         Adams       Technology
        3             d         Mercy     R_materials  

        identification           Class Age
        0             a     First_Class   60
        1             b   Second_Class   30
        2             c       Same_day   40
        3             d Standard Class   50

        使用 merge() 函數(shù)進(jìn)一步合并。

        # using .merge() function  
        new_data = pd.merge(df1, df2, on='identification')

        這產(chǎn)生了下面的新數(shù)據(jù);

        identification Customer_Name Category     Class           Age
        0     a           King         furniture     First_Class     60
        1     b           West         Office Supplies Second_Class   30
        2     c           Adams         Technology     Same_day     40
        3     d           Mercy         R_materials Standard Class   50

        .join() 方法也可以將不同索引的 DataFrame 組合成一個新的 DataFrame。我們可以使用參數(shù)‘on’參數(shù)指定根據(jù)哪列進(jìn)行合并。


        讓我們看看下面的例子,我們?nèi)绾螌嗡饕?DataFrame 與多索引 DataFrame 連接起來;

        import pandas as pd  

        # a dictionary to convert to a dataframe
        data1 = {
              'Customer_Name':['King''West''Adams'],  
            'Category':['furniture''Office Supplies''Technology'],} 7    
        # our second dictionary to convert to a dataframe  
        data2 = {
              'Class':['First_Class''Second_Class''Same_day''Standard Class'],  
            'Age':[60304050]}  

        # Convert the dictionary into DataFrame  
        Ndata = pd.DataFrame(data1, index=pd.Index(['a''b''c'], name='identification'))

        index = pd.MultiIndex.from_tuples([('a''x0'), ('b''x1'),
                                        ('c''x2'), ('c''x3')],
                                        names=['identification''x']) 19  
        # Convert the dictionary into DataFrame  
        Ndata2 = pd.DataFrame(data2, index= index)

        print(Ndata, "\n\n", Ndata2)


        # joining singly indexed with
        # multi indexed
        result = Ndata.join(Ndata2, how='inner')

        我們的結(jié)果如下所示;

               Customer_Name       Category     Class       Age
        identification x                                                     3 a         x0       King       furniture     First_Class     60
        b         x1       West     Office Supplies   Second_Class   30
        c         x2       Adams       Technology       Same_day     40
                x3       Adams       Technology Standard Class     50


        連接DF


        Pandas 中concat() 方法在可以在垂直方向(axis=0)和水平方向(axis=1)上連接 DataFrame。我們還可以一次連接兩個以上的 DataFrame 或 Series。

        讓我們看一個如何在 Pandas 中執(zhí)行連接的示例;

        import pandas as pd  

        # a dictionary to convert to a dataframe
        data1 = {'identification': ['a''b''c''d'],
              'Customer_Name':['King''West''Adams''Mercy'],  
              'Category':['furniture''Office Supplies''Technology''R_materials'],}  
         
        # our second dictionary to convert to a dataframe  
        data2 = {'identification': ['a''b''c''d'],
              'Class':['First_Class''Second_Class''Same_day''Standard Class'],  
              'Age':[60304050]}  

        # Convert the dictionary into DataFrame  
        df1 = pd.DataFrame(data1)
        df2 = pd.DataFrame(data2)  
        #perform concatenation here based on horizontal axis
        new_data = pd.concat([df1, df2], axis=1)
        print(new_data)

        這樣就獲得了新的 DataFrame :

        identification Customer_Name         Category identification \
        0             a         King       furniture             a   3 1             b         West Office Supplies             b   4 2             c         Adams       Technology             c   5 3             d         Mercy     R_materials             d    

                Class       Age  
        0     First_Class   60  
        1   Second_Class   30  
        2       Same_day   40  
        3 Standard Class   50


        Merge和Join的效率對比


        Pandas 中的Merge Joins操作都可以針對指定的列進(jìn)行合并操作(SQL中的join)那么他們的執(zhí)行效率是否相同呢?下面我們來進(jìn)行一下測。

        兩個 DataFrame 都有相同數(shù)量的行和兩列,實驗中考慮了從 100 萬行到 1000 萬行的不同大小的 DataFrame,并在每次實驗中將行數(shù)增加了 100 萬。我對固定數(shù)量的行重復(fù)了十次實驗,以消除任何隨機(jī)性。下面是這十次試驗中合并操作的平均運行時間。


        上圖描繪了操作所花費的時間(以毫秒為單位)。

        正如我們從圖中看到的,運行時間存在顯著差異——最多相差 5 倍。隨著 DataFrame 大小的增加,運行時間之間的差異也會增加。兩個 JOIN 操作幾乎都隨著 DataFrame 的大小線性增加。但是,Join的運行時間增加的速度遠(yuǎn)低于Merge。

        如果需要處理大量數(shù)據(jù),還是請使用join()進(jìn)行操作。



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