Pandas DataFrame - 在列dos =='category'的列上聚合会导致性能下降

Question

我使用具有高内存使用率的大数据帧,我读到如果我在重复值列上更改dtype,我可以节省大量内存.

我尝试了它,确实它将内存使用率降低了25%,但后来我遇到了性能缓慢,我无法理解.

我在dtype'category'列上进行分组聚合,在我更改dtype之前需要大约1秒钟,在更改之后大约需要1分钟.

此代码演示性能降低2倍:

import pandas as pd
import random

animals = ['Dog', 'Cat']
days = ['Sunday', 'Monday', 'Tuesday', 'Wednesday', 'Thursday', 'Friday','Saturday']

columns_dict = {'animals': [],
                'days': []}

for i in range(1000000):
    columns_dict['animals'].append(animals[random.randint(0, len(animals)-1)])
    columns_dict['days'].append(days[random.randint(0, len(days)-1)])

# df without 'category' dtype
df = pd.DataFrame(columns_dict)

df.info(memory_usage='deep') # will result in memory usage of 95.5 MB

%timeit -n100 df.groupby('days').agg({'animals': 'first'})
# will result in: 100 loops, best of 3: 54.2 ms per loop

# df with 'category' dtype
df2 = df.copy()
df2['animals'] = df2['animals'].astype('category')

df2.info(memory_usage='deep') # will result in memory usage of 50.7 MB

%timeit -n100 df2.groupby('days').agg({'animals': 'first'})
# will result in: 100 loops, best of 3: 111 ms per loop

我试图理解的是这种缓慢的原因是什么,以及是否有办法克服它.

谢谢!

Answer 1

我不确定这种减速的来源,但一种解决方法是直接存储类别代码:

df3 = df.copy()
animals = pd.Categorical(df['animals'])
df3['animals'] = animals.codes
df3.groupby('days').agg({'animals': 'first'}).apply(lambda code: animals.categories[code])

它不是最干净的解决方案,因为它需要外部元数据,但它实现了内存效率和您正在寻找的计算速度.挖掘Pandas在内部做的事情会导致分类的减速,这将会很有趣.

编辑:我追踪了为什么会发生这种情况......作为first()聚合的一部分,pandas会调用np.asarray()该列.在分类列的情况下,这最终会将列转换回非分类,从而导致不必要的开销.修复这个将是对熊猫包的有用贡献!