Pandas 多进程在Python中的应用

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Pandas 多进程在Python中的应用

2024-06-05 10:20| 来源: 网络整理| 查看: 265

Pandas 多进程在Python中的应用-多进程之间共享大型对象(比如pandas dataframe)

在本文中,我们将介绍如何在Pandas中使用多进程,以提高数据处理速度,特别是处理大型数据集时。我们将重点介绍如何在多进程之间共享大型对象(比如pandas dataframe),以避免重复加载数据集造成的性能问题。

阅读更多:Pandas 教程

多进程简介

多进程是一种并行编程技术,它可以在同一台机器上同时运行多个进程,从而加速程序的执行速度。在Python中,可以使用multiprocessing模块来创建多个进程,并将数据分发给这些进程来处理。使用多进程的好处是可以利用多核CPU的优势,提高计算效率。

Pandas多进程

Pandas是Python中最流行的数据分析库之一,它提供了大量的数据处理和分析功能。Pandas可以轻松地适应各种数据类型,并提供了广泛的数据操作功能。对于大规模数据集的处理来说,Pandas可以使用多进程来加速处理速度,而且可以通过在多个进程之间共享大型数据对象来减少内存消耗。

使用Pandas进行多进程处理需要使用到Python的multiprocessing模块。在Python中,可以使用Pool对象来管理多个进程。以下是使用Pandas和multiprocessing模块来处理大型CSV文件的示例代码:

import pandas as pd import multiprocessing as mp chunksize = 100000 # 设置每块大小 pool = mp.Pool(processes=4) # 设置进程数 def process_chunk(chunk): # 处理每块数据的函数 # 在这里可以对数据进行多进程的数据处理,比如分组、聚合、计算等 return chunk # 使用Pandas读取CSV文件,使用chunksize参数来设置每块大小 reader = pd.read_csv('bigdata.csv', chunksize=chunksize) # 使用map函数并行处理数据块,得到多个DataFrame对象 results = pool.map(process_chunk, reader) # 将多个DataFrame对象合并到一个DataFrame对象中 df = pd.concat(results)

在上面的示例代码中,我们首先使用Pandas的read_csv函数读取一个大型CSV文件,通过设置chunksize参数来指定每块大小。这样可以确保每块都可以适应内存,防止出现内存占用过大的情况。然后使用multiprocessing.Pool对象来调用多个进程处理每块数据,并得到多个DataFrame对象。最后,使用Pandas的concat函数将多个DataFrame对象合并到一个DataFrame对象中。

多进程之间共享大型对象

在上面的示例中,每个进程都是使用Pandas的read_csv函数来加载CSV文件数据,这样可能会占用大量的内存。特别是当数据集很大时,这种做法会影响性能。为了避免这种情况,我们需要使用多进程之间共享数据对象。

在Python中,multiprocessing.Manager类提供了一种可共享对象的方法,它可以把对象放在共享内存中,并在多个进程之间共享该对象。在这种情况下,多个进程既可以使用共享对象,又不会重复加载数据集造成内存浪费。以下是在多进程之间共享大型数据对象的示例代码:

import pandas as pd from multiprocessing import Manager, Pool def process_data(data): # using the data ... return data if __name__ == '__main__': # create the large data object data = pd.DataFrame({'a': range(1000000), 'b': range(1000000)}) # create the manager mgr = Manager() # create the shared data object shared_data = mgr.list([data]) # create the pool pool = Pool(processes=4) # apply the function to each chunk of data results = pool.map(process_data, shared_data * 4) # combine results final_result = pd.concat(results)

在上面的示例代码中,我们首先创建了一个Pandas dataframe对象,并将其赋值给变量data中。接下来,我们使用multiprocessing.Manager类创建一个Manager对象mgr,并使用mgr.list()方法创建一个共享数据列表shared_data,其中包含了data对象。

然后,我们创建了一个进程池pool,并调用map()函数来处理多个进程。由于map()函数只接受一个参数,我们需要将共享数据列表复制4次,以便每个进程都能得到该数据。

最后,我们将多个结果合并到一个新的DataFrame对象final_result中,并返回。

总结

在本文中,我们介绍了如何使用Pandas和multiprocessing模块来处理大型数据集。我们学习了如何使用Pandas的chunksize参数来将大型数据集切分成小块,以避免内存消耗过大。我们还介绍了如何使用multiprocessing.Pool对象来管理多个进程,以提高数据处理速度。

最后,我们提到了如何在多进程之间共享大型数据对象,以避免重复加载数据集造成的性能问题。虽然这种做法会增加代码复杂性,但是可以大大提高数据处理速度,特别是当数据集很大时。



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