合并熊猫数据帧占用太多内存

时间:2018-10-07 22:30:19

标签: python pandas memory dask

我正在将this Kaggle competition作为我所修课程的最终项目,为此,我试图复制this notebook,但是他使用了一个功能来使时滞对我来说占用太多内存的功能。这是他的代码:

def lag_feature(df, lags, col):
    tmp = df[['date_block_num','shop_id','item_id',col]]
    for i in lags:
        shifted = tmp.copy()
        shifted.columns = ['date_block_num','shop_id','item_id', col+'_lag_'+str(i)]
        shifted['date_block_num'] += i
        df = pd.merge(df, shifted, on=['date_block_num','shop_id','item_id'], how='left')
    return df

在无法运行他的代码后,我做了一些小的修改以尝试减少内存使用,并且我开始使用google colab,因为它比笔记本电脑拥有更多的内存,所以这是我的代码:

def lag_feature(df, lags, col):
  df = dd.from_pandas(df, chunksize=1000)
  tmp = df[['date_block_num','shop_id','item_id',col]]
  for i in lags:
    shifted = tmp[tmp.date_block_num + i <= 34].copy()
    shifted.columns = ['date_block_num','shop_id','item_id', col+'_lag_'+str(i)]
    shifted['date_block_num'] += i
    df = dd.merge(df, shifted, on=['date_block_num','shop_id','item_id'], how='left')
  return df.compute()

但是仍然使用过多的内存,到了我的代码使用了Google为该函数调用提供的10 Gb o内存的地步

sales_train = lag_feature(sales_train, [1, 2, 3, 12, 20], 'item_cnt_month')

有什么方法可以减少内存使用量?只是为了展示,这是我的数据框:

Int64Index: 2829445 entries, 0 to 3134798
Data columns (total 8 columns):
date                object
date_block_num      int8
item_cnt_day        float16
item_id             int16
item_price          float16
shop_id             int8
item_cnt_month      float16
item_category_id    int8
dtypes: float16(3), int16(1), int8(3), object(1)
memory usage: 152.9+ MB

只需添加更多信息,列“ date_block_num”会保留一个数字,该数字标识该功能发生在哪个月份,我想做的就是将上个月的一些数据收集到该行中。因此,如果我的滞后时间为1,则意味着我想获取一个月前数据框中每个产品的数据,并将其添加到名称为“ feature_lag_1”的另一列中。例如,使用以下数据框:

         date  date_block_num  item_cnt_day  item_id  item_price  shop_id  \
0  14.09.2013               8           1.0     2848        99.0       24   
1  14.09.2013               8           1.0     2848        99.0       24   
2  14.09.2013               8           1.0     2848        99.0       24   
3  01.09.2013               8           1.0     2848        99.0       24   
4  01.09.2013               8           1.0     2848        99.0       24   

   item_cnt_month  item_category_id
0             2.0                30
1             2.0                30 
2             2.0                30 
3             2.0                30 
4             2.0                30

此函数调用:

sales_train = lag_feature(sales_train, [1], 'item_cnt_month')

我想要这个输出:

         date  date_block_num  item_cnt_day  item_id  item_price  shop_id  \
0  14.09.2013               8           1.0     2848        99.0       24   
1  14.09.2013               8           1.0     2848        99.0       24   
2  14.09.2013               8           1.0     2848        99.0       24   
3  01.09.2013               8           1.0     2848        99.0       24   
4  01.09.2013               8           1.0     2848        99.0       24   

   item_cnt_month  item_category_id  item_cnt_month_lag_1  
0             2.0                30                   3.0  
1             2.0                30                   3.0  
2             2.0                30                   3.0  
3             2.0                30                   3.0  
4             2.0                30                   3.0  

3 个答案:

答案 0 :(得分:2)

您面临的内存问题可能是由于同一数据帧有多个(子)副本。正如其他所有人所指出的那样,在熊猫中不必这样做,.shift函数可以实现您所需的功能。

首先创建一个熊猫数据框,其中有两个商店,分别是24和25。

df = pd.DataFrame({'shop_id':[24, 24, 24, 24, 24, 25, 25, 25, 25, 25],
                   'item_id': [2000, 2000, 2000, 3000, 3000, 1000, 1000, 1000, 1000, 1000], 
                   'date_block_num': [7, 8, 9, 7, 8, 5, 6, 7, 8, 9], 
                   'item_cnt_month': [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10]})

+-------+-------+--------------+--------------+
|shop_id|item_id|date_block_num|item_cnt_month|
+-------+-------+--------------+--------------+
|     24|   2000|             7|             1|
|     24|   2000|             8|             2|
|     24|   2000|             9|             3|
|     24|   3000|             7|             4|
|     24|   3000|             8|             5|
|     25|   1000|             5|             6|
|     25|   1000|             6|             7|
|     25|   1000|             7|             8|
|     25|   1000|             8|             9|
|     25|   1000|             9|            10|
+-------+-------+--------------+--------------+

在第24家商店中,有商品2000和3000。

在日期栏7中有1个项目2000,在日期栏8中有2,等等。

目标是为该商店的商品创建一个n个月前值为item_cnt_month的item_cnt_month滞后列。

要创建滞后功能,可以使用以下功能。

def lag_features(df, lags, group_cols, shift_col):
    """
    Arguments:
        df (pd.DataFrame)
        lags (list((int)): the number of months to lag by
        group_cols (list(str)): the list of columns that need to be the merged key
        shift_col (str): the column name that is to be shifted by
    """

    for lag in lags:
        new_col = '{0}_lag_{1}'.format(shift_col, lag)
        df[new_col] = df.groupby(group_cols)[shift_col].shift(lag)

    return df

通过致电

lags = [1, 2]
group_cols = ['shop_id', 'item_id']
shift_col = 'item_cnt_month'
order_col = 'date_block_num' 

df = df.sort_values(by=group_cols+[order_col], ascending=True)
df = lag_features(df, lags, group_cols, shift_col)

结果是这样的:

+-------+-------+--------------+--------------+--------------------+--------------------+
|shop_id|item_id|date_block_num|item_cnt_month|item_cnt_month_lag_1|item_cnt_month_lag_2|
+-------+-------+--------------+--------------+--------------------+--------------------+
|     24|   2000|             7|             1|                 NaN|                 NaN|
|     24|   2000|             8|             2|                 1.0|                 NaN|
|     24|   2000|             9|             3|                 2.0|                 1.0|
|     24|   3000|             7|             4|                 NaN|                 NaN|
|     24|   3000|             8|             5|                 4.0|                 NaN|
|     25|   1000|             5|             6|                 NaN|                 NaN|
|     25|   1000|             6|             7|                 6.0|                 NaN|
|     25|   1000|             7|             8|                 7.0|                 6.0|
|     25|   1000|             8|             9|                 8.0|                 7.0|
|     25|   1000|             9|            10|                 9.0|                 8.0|
+-------+-------+--------------+--------------+--------------------+--------------------+

请注意,由于没有显式联接,因此需要使用.sort_values(all key columns and date column)

正确排序数据框。

答案 1 :(得分:1)

调用df.compute()会将完整的结果转换为Pandas数据框,因此,如果您的结果不适合存储在内存中,那么Dask不会在这里为您提供帮助。

相反,更常见的是不调用计算,而是最终计算某种非常适合内存的聚合,或者,如果需要完整的数据帧,则使用诸如df.to_parquet()之类的内容将其写入磁盘/ p>

答案 2 :(得分:0)

该函数可以在Python 3.6+中进行如下重写(要求首先对数据框进行预排序):

df = df.sort_values(['date_block_num']).reset_index(drop=True)

def lag_feature(df, lags, col):
    key_columns = ['shop_id', 'item_id']
    for lag in lags:
        all_but_col = list(df.columns.difference([col]))
        df[f'{col}_lag_{lag}'] = (df.set_index(all_but_col)
                                    .groupby(level=key_columns)
                                    .shift(lag)
                                    .reset_index(drop=True))
    return df