Более эффективный способ для: value_counts (в %) для многих столбцов, сгруппированных по переменной

#python #pandas #count #pandas-groupby #frequency

Вопрос:

Я работаю над вариантом использования, в котором у меня есть много наблюдений за многими функциями для каждого идентификатора, и мне нужно подсчитать частоту значений (~5 дискретных значений) для каждого идентификатора в столбце.

У меня есть решение для этого, которое работает для довольно небольшого набора данных (например Я не смог найти чистое решение groupby, так как мне нужно сделать это для многих столбцов сразу.

Примеры данных:

 import pandas as pd
import numpy as np

n = 100     # Number of features
m = 100     # Number of classes
k = 10000   # number of occurrences per class

possible_values = [1, 2, 3, 4, 5]

df = []
for i in range(m):
    for j in range(k):
        df.append( np.append(i, np.random.choice(possible_values, n)) )

features = [f"feature{i}" for i in range(n)]
df = pd.DataFrame(df, columns=(["id"]   features))
 

Это достаточно просто и без дела groupby:

 df[features].apply(pd.value_counts).T / df.shape[0]
 

Мой подход

 melted = df.melt(id_vars="id", var_name='feature', value_name='value')
feature_freq_id = pd.crosstab(index=[melted.id, melted.feature], columns=melted.value).reset_index()
feature_freq_id[possible_values] = feature_freq_id[possible_values].div(feature_freq_id[possible_values].sum(axis=1), axis=0)
 

Проблема в том, что melted есть n*m*k строки. Мой набор данных содержит >250 функций, >>200 идентификаторов и ~5 тыс. наблюдений на идентификатор, что означает, что >> melted будет иметь >250 миллионов строк. Это приводит к тому, что моя память в конечном итоге заполняется, и python умирает.

Ожидаемый результат:

 feature_freq_id.head(3)
 
ID особенность 1 2 3 4 5
0 0 характеристика 0 0.183 0.185 0.226 0.187 0.219
1 0 характеристика 1 0.178 0.222 0.209 0.209 0.182
2 0 особенность 10 0.215 0.213 0.175 0.196 0.201

Ответ №1:

Просто идея: используйте groupby id его в сочетании с вашим «легким» методом:

 def fractions(sdf):
    return sdf.apply(pd.value_counts, normalize=True).fillna(0.).T
    
result = df.groupby("id")[features].apply(fractions)
result.index.set_names("feature", level=1, inplace=True)
 

Это должно избежать потери памяти melt ?

Комментарии:

1. Это работает довольно хорошо и, безусловно, решило проблему краха. Я надеялся, что у pandas есть встроенная функция для этого (именно так я нашел crosstab). Я целенаправленно стараюсь избегать apply() в последнее время из-за некоторых проблем во время выполнения с неудачными вычислениями внутри него раньше. Но я должен был, по крайней мере, попробовать, я думаю.

2. @Nickkon Спасибо за отзыв! Я понимаю ваше apply … нежелание. Это удобный инструмент, но он может оказаться неэффективным по сравнению с методами, которые ближе к векторизации (что бы это ни значило). Я бы сказал, что здесь все в порядке, так как он распределяет только родную функцию Pandas по столбцам.