Python - 向数据框添加行的有效方法

Posted 2023-02-23

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【中文标题】Python - 向数据框添加行的有效方法【英文标题】：Python - Efficient way to add rows to dataframe 【发布时间】：2017-06-12 18:53:36 【问题描述】：

从question 和其他人看来，似乎不建议使用concat 或append 来构建熊猫数据框，因为它每次都在重新复制整个数据框。

我的项目涉及每 30 秒检索一次少量数据。这可能会持续 3 天的周末，因此有人可以很容易地期望一次创建超过 8000 行。向此数据框添加行的最有效方法是什么？

【问题讨论】：

如果你只是每30秒添加一行，真的需要高效吗？有什么理由需要它是一个DataFrame吗？为什么不直接将其写入文件，然后在最后进行转换？ @Stephen Rauch 好吧，我希望我的样本尽可能接近每 30 秒一次。可能是错误的，我正在提取数据，然后将其添加到数据框中，然后使用 time.sleep(30) 直到获取下一组数据。我担心的是加载时间会开始扩大每个样本之间的时间。从这个问题link看来，大小为 6000 需要 2.29 秒。如果可能的话，我希望将这个数字保持在最低限度。如果您担心 30 秒睡眠将不准确，因为附加数据需要更长的时间，然后修复睡眠。 next_time += 30, time.sleep(next_time-time.time()) @Stephen Rauch 哦，这是个好主意！ 【参考方案1】：

你需要把问题分成两部分：

每 30 秒有效地接受（收集）数据。在收集数据后对其进行处理。

如果您的数据很重要（也就是说，您不能丢失它）- 将其发送到队列，然后从队列中分批读取。

队列将提供可靠（有保证的）接受，并且您的数据不会丢失。

您可以从队列中读取数据并将其转储到数据库中。

现在，您的 Python 应用程序只需从数据库中读取数据，并以对应用程序有意义的任何时间间隔进行分析 - 也许您想要每小时平均一次；在这种情况下，您将每小时运行一次脚本以从数据库中提取数据，并可能将结果写入另一个数据库/表/文件中。

底线 - 拆分应用程序的收集和分析部分。

【讨论】：

这是个好主意！目前可能有点超出我的技能水平，但这只是给了我很多好主意！！！我想在我启动并运行它之后，我会尝试让这样的事情发生。谢谢！【参考方案2】：

在这里编辑选择的答案，因为它完全是错误的。下面解释了为什么您不应该使用带放大的设置。 “设置放大”实际上比追加更糟糕。

这里的 tl;dr 是 没有有效的方法可以使用 DataFrame 执行此操作，因此如果您需要速度，您应该使用其他数据结构。 请参阅其他答案以获得更好的解决方案。

更长的 DataFrame 怎么样？

与所有面向数据的代码中的分析一样，YMMV 并且您应该针对您的用例进行测试。 append 和“设置放大”的写时复制行为的一个特点是，随着 DataFrames 的增大，它会变得越来越慢：

%%timeit df = pd.DataFrame(columns=["A", "B", "C"]); new_row = pd.Series("A": 4, "B": 4, "C": 4)
for i in range(16000):
    df.loc[i] = new_row

# 23.7 s ± 286 ms per loop (mean ± std. dev. of 7 runs, 1 loop each)

使用此方法构建 16k 行 DataFrame 所需的时间是 8k 行的 2.3 倍。

【讨论】：

谢谢，这看起来比我使用的要好得多。感谢您的帮助！有什么比假设某些索引永远不存在更不那么骇人听闻的吗？当然后者更快。第一次迭代添加一个新行，所有后续操作都写入索引为 3 的同一行。索引必须递增。您还需要 df = df.append(df2) 使比较公平。另外，使用新行（使用 pandas.reindex）测试重新索引，然后使用 np.array 复制新数据可能是个好主意。【参考方案3】：

我使用了这个答案的 df.loc[i] = [new_data] 建议，但我有 > 500,000 行，这非常慢。

虽然给出的答案对 OP 的问题有好处，但我发现在处理大量行之前（而不是 OP 描述的欺骗）使用 csvwriter 将数据添加到内存中时效率更高CSV 对象，然后最后使用pandas.read_csv(csv) 生成所需的DataFrame 输出。

from io import BytesIO
from csv import writer 
import pandas as pd

output = BytesIO()
csv_writer = writer(output)

for row in iterable_object:
    csv_writer.writerow(row)

output.seek(0) # we need to get back to the start of the BytesIO
df = pd.read_csv(output)
return df

这对于大约 500,000 行来说速度提高了 1000 倍，并且随着行数的增加，速度提升只会越来越大（the df.loc[1] = [data] 相对来说会慢很多）

希望这可以帮助那些在处理比 OP 更多的行时需要效率的人。

【讨论】：

能否有效地使用内存结构或 CSV 而不是实际将 CSV 写入文件？ @matanster 据我了解，这也是作者自己实际上所说的，这已经在记忆中了。很难打败它。这实际上比附加到列表并转换它更快吗？太棒了！我进行了测试，可以确认这要快得多。注意：对于 Python 3 需要use StringIO instead of BytesIO 哇，非常感谢。比我正在做的更容易和更快。它将计算时间从约 2 小时缩短到 2 分钟！【参考方案4】：

假设您的数据框已按顺序编入索引：

首先检查下一个索引值是什么以创建新行：

myindex = df.shape[0]+1

然后使用 'at' 写入每个所需的列

df.at[myindex,'A']=val1
df.at[myindex,'B']=val2
df.at[myindex,'C']=val3

【讨论】：

【参考方案5】：

sundance 的答案在使用方面可能是正确的，但基准测试是错误的。正如 moobie 正确指出的那样，此示例中已经存在索引 3，这使得访问方式比使用不存在的索引更快。看看这个：

%%timeit
test = pd.DataFrame("A": [1,2,3], "B": [1,2,3], "C": [1,2,3])
for i in range(0,1000):
    testrow = pd.DataFrame([0,0,0])
    pd.concat([test[:1], testrow, test[1:]])

每个循环 2.15 秒 ± 88 毫秒（7 次运行的平均值 ± 标准偏差，每个循环 1 个）

%%timeit
test = pd.DataFrame("A": [1,2,3], "B": [1,2,3], "C": [1,2,3])
for i in range(0,1000):
    test2 = pd.DataFrame('A': 0, 'B': 0, 'C': 0, index=[i+0.5])
    test.append(test2, ignore_index=False)
test.sort_index().reset_index(drop=True)

每个循环 972 毫秒 ± 14.4 毫秒（平均值 ± 标准偏差，7 次运行，每个循环 1 个）

%%timeit
test = pd.DataFrame("A": [1,2,3], "B": [1,2,3], "C": [1,2,3])
for i in range(0,1000):
    test3 = [0,0,0]
    test.loc[i+0.5] = test3
test.reset_index(drop=True)

每个循环 1.13 秒 ± 46 毫秒（7 次运行的平均值 ± 标准偏差，每次 1 个循环）

当然，这纯粹是合成的，我承认我没有预料到这些结果，但似乎不存在的索引 .loc 和 .append 的表现非常相似。把这个留在这里。

【讨论】：

【参考方案6】：

Tom Harvey 的反应很好。不过，我想根据pandas.DataFrame.from_dict 添加一个更简单的答案。

通过在列表中添加一行的数据，然后将此列表添加到字典中，您可以使用pd.DataFrame.from_dict(dict) 创建一个无需迭代的数据框。

如果字典的每个值都是一行。您可以只使用： pd.DataFrame.from_dict(dictionary,orient='index')

小例子：

# Dictionary containing the data
dic = 'row_1':['some','test','values',78,90],'row_2':['some','test','values',100,589]

# Creation of the dataframe
df = pd.DataFrame.from_dict(dic,orient='index')
df
          0       1       2      3       4
row_1   some    test    values  78       90
row_2   some    test    values  100     589

【讨论】：

即使是大字典也很快。大是什么意思？我需要找到一种替代方法来扩大/增长具有一百万行的 pandas DataFrame。你认为这会更有效率吗？我将它用于 1200 万行的数据框。而且效果很好。字典非常适合大型数据集，因为使用字典时，添加或删除行的平均时间复杂度为 O(1)。【参考方案7】：

我从 SQL 服务器返回了 700K 行数据。以上所有对我来说都花了太长时间。以下方法显着缩短了时间。

from collections import defaultdict
dict1 = defaultdict(list)

for row in results:

   dict1['column_name1'] = row['column_name1']


   dict1['column_name20'] = row['column_name20']

df = pd.DataFrame(dict1)

这就是我所需要的。

【讨论】：

【参考方案8】：

我的同事告诉我制作一个字典条目列表，然后将完成的列表推送到数据框中。与一次将一个字典推入数据框相比，列表方法是即时的。

这段代码从大约 54k 条记录中剔除，只查找在我的 targ_datetime 值之后的那些，然后将所需的值写回列表，然后再写入 df_out：

df_out = pd.DataFrame()
df_len = df.count()
counter = 1
list_out = []
targ_datetime = datetime.datetime.fromisoformat('2021-12-30 00:00:00')
for rec in df.selectExpr("CAST(data as STRING) as data").take(df_len):
  j = jsonx.loads(rec[0])
  NewImage = j['dynamodb']['NewImage']
  NewImage['eventName'] = j['eventName']
  if j.get('dynamodb').get('NewImage').get('UPDATED_AT') != None:
    ts = datetime.datetime.fromisoformat(str(j['dynamodb']['NewImage']['UPDATED_AT']).replace('T', ' ')[0:-5])
  else:
    ts = datetime.datetime.fromtimestamp(j['dynamodb']['ApproximateCreationDateTime']/1000)
  if ts >= targ_datetime:
    #df_out = df_out.append(pd.Series(NewImage.values(), index=NewImage.keys()), ignore_index=True)
    j['dynamodb']['NewImage']['UPDATED_AT'] = ts
    list_out.append(NewImage)
    counter = counter +1
  #if counter > 10: break
df_out = pd.DataFrame(list_out)

【讨论】：

以上是关于Python - 向数据框添加行的有效方法的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章

Python pandas：逐行填充数据框

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