问题:当在apply中也计算出先前值时,Pandas中有没有一种方法可以使用dataframe.apply中的先前行值?
我有以下数据框:
Index_Date A B C D
===============================
2015-01-31 10 10 Nan 10
2015-02-01 2 3 Nan 22
2015-02-02 10 60 Nan 280
2015-02-03 10 100 Nan 250
要求:
Index_Date A B C D
===============================
2015-01-31 10 10 10 10
2015-02-01 2 3 23 22
2015-02-02 10 60 290 280
2015-02-03 10 100 3000 250
Column C
导出用于2015-01-31
通过取value
的D
。
然后,我需要使用value
的C
用于2015-01-31
通过和乘法value
的A
上2015-02-01
添加B
。
我尝试使用,apply
并shift
使用if else
,这会导致出现关键错误。
回答 0
首先,创建派生值:
df.loc[0, 'C'] = df.loc[0, 'D']
然后遍历其余行并填充计算出的值:
for i in range(1, len(df)):
df.loc[i, 'C'] = df.loc[i-1, 'C'] * df.loc[i, 'A'] + df.loc[i, 'B']
Index_Date A B C D
0 2015-01-31 10 10 10 10
1 2015-02-01 2 3 23 22
2 2015-02-02 10 60 290 280
回答 1
给定一列数字:
lst = []
cols = ['A']
for a in range(100, 105):
lst.append([a])
df = pd.DataFrame(lst, columns=cols, index=range(5))
df
A
0 100
1 101
2 102
3 103
4 104
您可以使用shift引用上一行:
df['Change'] = df.A - df.A.shift(1)
df
A Change
0 100 NaN
1 101 1.0
2 102 1.0
3 103 1.0
4 104 1.0
回答 2
numba
对于不可矢量化的递归计算numba
,使用JIT编译并与较低级别的对象配合使用,通常会带来较大的性能改进。您只需要定义一个常规for
循环并使用decorator@njit
或(对于旧版本)@jit(nopython=True)
:
对于合理大小的数据帧,与常规for
循环相比,这可以将性能提高约30倍:
from numba import jit
@jit(nopython=True)
def calculator_nb(a, b, d):
res = np.empty(d.shape)
res[0] = d[0]
for i in range(1, res.shape[0]):
res[i] = res[i-1] * a[i] + b[i]
return res
df['C'] = calculator_nb(*df[list('ABD')].values.T)
n = 10**5
df = pd.concat([df]*n, ignore_index=True)
# benchmarking on Python 3.6.0, Pandas 0.19.2, NumPy 1.11.3, Numba 0.30.1
# calculator() is same as calculator_nb() but without @jit decorator
%timeit calculator_nb(*df[list('ABD')].values.T) # 14.1 ms per loop
%timeit calculator(*df[list('ABD')].values.T) # 444 ms per loop
回答 3
在numpy数组上应用递归函数将比当前答案更快。
df = pd.DataFrame(np.repeat(np.arange(2, 6),3).reshape(4,3), columns=['A', 'B', 'D'])
new = [df.D.values[0]]
for i in range(1, len(df.index)):
new.append(new[i-1]*df.A.values[i]+df.B.values[i])
df['C'] = new
输出量
A B D C
0 1 1 1 1
1 2 2 2 4
2 3 3 3 15
3 4 4 4 64
4 5 5 5 325
回答 4
尽管问这个问题已经有一段时间了,但我还是会发表我的答案,希望对大家有所帮助。
免责声明:我知道此解决方案不是标准的,但我认为它很好用。
import pandas as pd
import numpy as np
data = np.array([[10, 2, 10, 10],
[10, 3, 60, 100],
[np.nan] * 4,
[10, 22, 280, 250]]).T
idx = pd.date_range('20150131', end='20150203')
df = pd.DataFrame(data=data, columns=list('ABCD'), index=idx)
df
A B C D
=================================
2015-01-31 10 10 NaN 10
2015-02-01 2 3 NaN 22
2015-02-02 10 60 NaN 280
2015-02-03 10 100 NaN 250
def calculate(mul, add):
global value
value = value * mul + add
return value
value = df.loc['2015-01-31', 'D']
df.loc['2015-01-31', 'C'] = value
df.loc['2015-02-01':, 'C'] = df.loc['2015-02-01':].apply(lambda row: calculate(*row[['A', 'B']]), axis=1)
df
A B C D
=================================
2015-01-31 10 10 10 10
2015-02-01 2 3 23 22
2015-02-02 10 60 290 280
2015-02-03 10 100 3000 250
因此,基本上,我们使用apply
from from pandas和全局变量的帮助来跟踪先前的计算值。
for
循环时间比较:
data = np.random.random(size=(1000, 4))
idx = pd.date_range('20150131', end='20171026')
df = pd.DataFrame(data=data, columns=list('ABCD'), index=idx)
df.C = np.nan
df.loc['2015-01-31', 'C'] = df.loc['2015-01-31', 'D']
%%timeit
for i in df.loc['2015-02-01':].index.date:
df.loc[i, 'C'] = df.loc[(i - pd.DateOffset(days=1)).date(), 'C'] * df.loc[i, 'A'] + df.loc[i, 'B']
每个循环3.2 s±114毫秒(平均±标准偏差,共运行7次,每个循环1次)
data = np.random.random(size=(1000, 4))
idx = pd.date_range('20150131', end='20171026')
df = pd.DataFrame(data=data, columns=list('ABCD'), index=idx)
df.C = np.nan
def calculate(mul, add):
global value
value = value * mul + add
return value
value = df.loc['2015-01-31', 'D']
df.loc['2015-01-31', 'C'] = value
%%timeit
df.loc['2015-02-01':, 'C'] = df.loc['2015-02-01':].apply(lambda row: calculate(*row[['A', 'B']]), axis=1)
每个循环1.82 s±64.4 ms(平均±标准偏差,共7次运行,每个循环1次)
因此平均快0.57倍。
回答 5
通常,避免显式循环的关键是在rowindex-1 == rowindex上联接(合并)数据框的2个实例。
然后,您将拥有一个包含r和r-1行的大数据框,可以在其中执行df.apply()函数。
但是,创建大型数据集的开销可能抵消了并行处理的好处。
马丁
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