增加pandas数据帧创建的内存使用量

时间:2017-01-27 12:24:38

标签: python pandas memory

我有一段代码从另一个函数接收回调并创建一个列表列表(pd_arr)。然后使用该列表创建数据框。最后删除列表清单。

使用memory-profiler进行性能分析时,这是输出

102.632812 MiB   0.000000 MiB       init()
236.765625 MiB 134.132812 MiB           add_to_list()
                                    return pd.DataFrame()
394.328125 MiB 157.562500 MiB       pd_df = pd.DataFrame(pd_arr, columns=df_columns)
350.121094 MiB -44.207031 MiB       pd_df = pd_df.set_index(df_columns[0])
350.292969 MiB   0.171875 MiB       pd_df.memory_usage()
350.328125 MiB   0.035156 MiB       print sys.getsizeof(pd_arr), sys.getsizeof(pd_arr[0]), sys.getsizeof(pd_df), len(pd_arr)
350.328125 MiB   0.000000 MiB       del pd_arr

在检查pd_df(数据帧)的深存储器使用情况时,它是80.5 MB。所以,我的问题是为什么在del pd_arr行之后内存不会减少。

此外,根据探查器(157 - 44 = 110 MB)的总数据帧大小似乎超过80 MB。那么,是什么导致了差异呢?

此外,是否有任何其他内存有效的方法来创建数据帧(在循环中接收的数据),这在时间性能上并不太差(例如:对于大小为100MB的数据帧,增量10秒应该没问题)?

编辑:解释此行为的简单python脚本

Filename: py_test.py

Line #    Mem usage    Increment   Line Contents
================================================
     9    102.0 MiB      0.0 MiB   @profile
    10                             def setup():
    11                              global arr, size
    12    102.0 MiB      0.0 MiB    arr = range(1, size)
    13    131.2 MiB     29.1 MiB    arr = [x+1 for x in arr]


Filename: py_test.py

Line #    Mem usage    Increment   Line Contents
================================================
    21    131.2 MiB      0.0 MiB   @profile
    22                             def tearDown():
    23                              global arr
    24    131.2 MiB      0.0 MiB    del arr[:]
    25    131.2 MiB      0.0 MiB    del arr
    26     93.7 MiB    -37.4 MiB    gc.collect()

介绍数据框时,

Filename: py_test.py

Line #    Mem usage    Increment   Line Contents
================================================
     9    102.0 MiB      0.0 MiB   @profile
    10                             def setup():
    11                              global arr, size
    12    102.0 MiB      0.0 MiB    arr = range(1, size)
    13    132.7 MiB     30.7 MiB    arr = [x+1 for x in arr]


Filename: py_test.py

Line #    Mem usage    Increment   Line Contents
================================================
    15    132.7 MiB      0.0 MiB   @profile
    16                             def dfCreate():
    17                              global arr
    18    147.1 MiB     14.4 MiB    pd_df = pd.DataFrame(arr)
    19    147.1 MiB      0.0 MiB    return pd_df


Filename: py_test.py

Line #    Mem usage    Increment   Line Contents
================================================
    21    147.1 MiB      0.0 MiB   @profile
    22                             def tearDown():
    23                              global arr
    24                              #del arr[:]
    25    147.1 MiB      0.0 MiB    del arr
    26    147.1 MiB      0.0 MiB    gc.collect()

1 个答案:

答案 0 :(得分:3)

回答您的第一个问题,当您尝试使用del pd_arr清除内存时实际上这并不会发生,因为DataFrame存储了一个指向pd_arr的链接,并且顶级作用域保留了一个更多链接;减少refcounter不会收集内存,因为这个内存正在使用中。

您可以在sys.getrefcount(pd_arr)之前运行del pd_arr来检查我的假设,结果会得到2

现在,我相信以下代码段与您尝试执行的操作相同:https://gist.github.com/vladignatyev/ec7a26b7042efd6f710d436afbfb87de/90df8cc6bbb8bd0cb3a1d2670e03aff24f3a5b24

如果您尝试使用此代码段,您将看到内存使用情况如下:

Line #    Mem usage    Increment   Line Contents
================================================
    13   63.902 MiB    0.000 MiB   @profile
    14                             def to_profile():
    15  324.828 MiB  260.926 MiB       pd_arr = make_list()
    16                                 # pd_df = pd.DataFrame.from_records(pd_arr, columns=[x for x in range(0,1000)])
    17  479.094 MiB  154.266 MiB       pd_df = pd.DataFrame(pd_arr)
    18                                 # pd_df.info(memory_usage='deep')
    19  479.094 MiB    0.000 MiB       print sys.getsizeof(pd_arr), sys.getsizeof(pd_arr[0])
    20  481.055 MiB    1.961 MiB       print sys.getsizeof(pd_df), len(pd_arr)
    21  481.055 MiB    0.000 MiB       print sys.getrefcount(pd_arr)
    22  417.090 MiB  -63.965 MiB       del pd_arr
    23  323.090 MiB  -94.000 MiB       gc.collect()

试试这个例子:

@profile
def test():
    a = [x for x in range(0,100000)]
    del a


aa = test()

你会得到你所期望的:

Line #    Mem usage    Increment   Line Contents
================================================
     6   64.117 MiB    0.000 MiB   @profile
     7                             def test():
     8   65.270 MiB    1.152 MiB       a = [x for x in range(0,100000)]
     9                                 # print sys.getrefcount(a)
    10   64.133 MiB   -1.137 MiB       del a
    11   64.133 MiB    0.000 MiB       gc.collect()

此外,如果您致电sys.getrefcount(a),有时会在del a之前清理内存:

Line #    Mem usage    Increment   Line Contents
================================================
     6   63.828 MiB    0.000 MiB   @profile
     7                             def test():
     8   65.297 MiB    1.469 MiB       a = [x for x in range(0,100000)]
     9   64.230 MiB   -1.066 MiB       print sys.getrefcount(a)
    10   64.160 MiB   -0.070 MiB       del a

但是当您使用pandas

时,事情就会变得疯狂

如果您打开pandas.DataFrame的源代码,您会看到,当您使用DataFrame初始化list时,pandas会创建新的NumPy数组和副本它的内容。看看这个:https://github.com/pandas-dev/pandas/blob/master/pandas/core/frame.py#L329

删除pd_arr不会释放内存,因为pd_arr会在DataFrame创建后退出并退出您的功能,因为它没有任何额外的内容链接到它。 getrefcount之前和之后的电话证明了这一点。

从普通列表创建新的DataFrame使您的列表与NumPy Array一起复制。 (查看np.array(data, dtype=dtype, copy=copy)以及有关array)的相应文档 复制操作可能会影响执行时间,因为分配新的内存块是一项繁重的操作。

我尝试使用Numpy数组初始化新的DataFrame。唯一的区别是出现numpy.Array内存开销。比较以下两个片段:

def make_list():  # 1
    pd_arr = []
    for i in range(0,10000):
        pd_arr.append([x for x in range(0,1000)])
    return np.array(pd_arr)

def make_list():  #2
    pd_arr = []
    for i in range(0,10000):
        pd_arr.append([x for x in range(0,1000)])
    return pd_arr

数字#1(创建DataFrame不会产生内存使用开销!):

Line #    Mem usage    Increment   Line Contents
================================================
    14   63.672 MiB    0.000 MiB   @profile
    15                             def to_profile():
    16  385.309 MiB  321.637 MiB       pd_arr = make_list()
    17  385.309 MiB    0.000 MiB       print sys.getrefcount(pd_arr)
    18  385.316 MiB    0.008 MiB       pd_df = pd.DataFrame(pd_arr)
    19  385.316 MiB    0.000 MiB       print sys.getsizeof(pd_arr), sys.getsizeof(pd_arr[0])
    20  386.934 MiB    1.617 MiB       print sys.getsizeof(pd_df), len(pd_arr)
    21  386.934 MiB    0.000 MiB       print sys.getrefcount(pd_arr)
    22  386.934 MiB    0.000 MiB       del pd_arr
    23  305.934 MiB  -81.000 MiB       gc.collect()

数字#2(由于复制数组而导致超过100Mb的开销)!:

Line #    Mem usage    Increment   Line Contents
================================================
    14   63.652 MiB    0.000 MiB   @profile
    15                             def to_profile():
    16  325.352 MiB  261.699 MiB       pd_arr = make_list()
    17  325.352 MiB    0.000 MiB       print sys.getrefcount(pd_arr)
    18  479.633 MiB  154.281 MiB       pd_df = pd.DataFrame(pd_arr)
    19  479.633 MiB    0.000 MiB       print sys.getsizeof(pd_arr), sys.getsizeof(pd_arr[0])
    20  481.602 MiB    1.969 MiB       print sys.getsizeof(pd_df), len(pd_arr)
    21  481.602 MiB    0.000 MiB       print sys.getrefcount(pd_arr)
    22  417.621 MiB  -63.980 MiB       del pd_arr
    23  330.621 MiB  -87.000 MiB       gc.collect()

因此,仅使用Numpy数组初始化DataFrame,而不是list。从内存消耗角度看它更好,可能更快,因为它不需要额外的内存分配调用。

希望,现在我已经回答了你所有的问题。