Pandas 并行计算:Pandarallel 的使用

Pandarallel 简介

Pandarallel 是一个 Python 库,设计用于简化并行处理在 Pandas DataFrame 上的操作,特别针对那些原本串行执行的 applymapapplymap 等方法。它通过利用多核 CPU 的优势,在本地环境中实现并行计算,从而显著提高数据处理速度。

以下是对 Pandarallel 主要特点的简单介绍:

  1. 简单易用

    • Pandarallel 无需用户显式管理进程或线程,只需在代码开始处初始化一次,之后就可以直接使用类似 Pandas 的接口进行并行化操作。
    • 初始化通常通过一行代码完成:pandarallel.initialize()
    • 在初始化时,可以指定参数如 progress_bar=True 来显示进度条,或者调整 nb_workers 参数以设置使用的 CPU 核心数量。
  2. 高效并行

    • Pandarallel 在后台使用 multiprocessing 库,绕过了 Python 全局解释器锁(GIL)的限制,因此能够在多个 CPU 核心上并行执行任务。
    • 它能够自动检测系统的可用 CPU 资源,并根据需要分配工作负载到各个核心上。
  3. 共享内存优化

    • Pandarallel 使用共享内存来传递数据,这意味着避免了不必要的磁盘 I/O 操作,从而加快数据交换速度。
    • 用户可以根据需要调整 Pandarallel 的共享内存大小,因为默认值可能对于大型数据集来说较小,可以通过环境变量或初始化时设置参数来增大。
  4. 日志与调试

    • 可以配置日志级别以控制 Pandarallel 运行时的信息输出。
  5. 兼容性

    • Pandarallel 适用于多种 Python 环境,包括 Jupyter Notebook、JupyterLab、IPython 以及命令行脚本等。
  6. 注意事项

    • 虽然 Pandarallel 大大简化了并行化过程,但在某些情况下,由于进程间通信开销或其他库的兼容性问题,对于非常小的数据集,它可能不会带来性能提升,甚至可能因为进程创建和管理的额外开销而变慢。
    • 对于大规模分布式计算需求,用户可能需要考虑 Dask 这样的更复杂的并行计算库。
性能展示
原生 Pandas原生 Pandas
PandarallelPandarallel

综上所述,Pandarallel 是一个轻量级且易于集成到现有 Pandas 项目的工具,对于寻求快速提升单机环境下数据分析任务处理速度的开发者来说,是一个非常实用的选择。

Pandarallel 的使用

安装

1
pip install pandarallel

初始化

1
2
3
import pandas as pd
from pandarallel import pandarallel
pandarallel.initialize(progress_bar=True)

使用

pandas 中的方法替换为对应的 pandarallel 方法即可:

PandasPandarallel
df.apply(func)df.parallel_apply(func)
df.applymap(func)df.parallel_applymap(func)
df.groupby(args).apply(func)df.groupby(args).parallel_apply(func)
df.groupby(args).apply(func)df.groupby(args).parallel_apply(func)
df.groupby(args).rolling(args).apply(func)df.groupby(args).rolling(args).parallel_apply(func)
df.groupby(args).expanding(args).apply(func)df.groupby(args).expanding(args).parallel_apply(func)
series.map(func)series.parallel_map(func)
series.apply(func)series.parallel_apply(func)
series.rolling(args).apply(func)series.rolling(args).parallel_apply(func)