網站首頁 編程語言 正文
項目簡介
鑒于項目保密的需要,不便透露太多項目的信息,因此,簡單介紹一下項目存在的難點:
- 海量數據:項目是對CSV文件中的數據進行處理,而特點是數據量大...真的大!!!拿到的第一個CSV示例文件是110多萬行(小CASE),而第二個文件就到了4500萬行,等到第三個文件......好吧,一直沒見到第三個完整示例文件,因為太大了,據說是第二個示例文件的40多倍,大概二十億行......
- 業務邏輯復雜:項目是需要對CSV文件的每一行數據的各種組合可能性進行判斷,而判斷的業務邏輯較為復雜,如何在解決復雜邏輯的同時保證較高的處理效率是難點之一。
項目筆記與心得
1.分批處理與多進程及多線程加速
- 因為數據量太大,肯定是要分批對數據進行處理,否則,效率低不談,大概率也沒有足夠的內存能夠支撐,需要用到chunksize,此外,為了節約內存,以及提高處理效率,可以將文本類的數據存儲為“category”格式:
- 項目整體是計算密集型的任務,因此,需要用到多進程,充分利用CPU的多核性能;
- 多線程進行讀取與寫入,其中,寫入使用to_csv的增量寫入方法,mode參數設置為'a';
- 多進程與多線程開啟一般為死循環,需要在合適的位置,放入結束循環的信號,以便處理完畢后退出多進程或多線程
"""鑒于項目保密需要,以下代碼僅為示例"""
import time
import pathlib as pl
import pandas as pd
from threading import Thread
from multiprocessing import Queue, Process, cpu_count
# 導入多線程Thread,多進程的隊列Queue,多進程Process,CPU核數cpu_count
# 存放分段讀取的數據隊列,注:maxsize控制隊列的最大數量,避免一次性讀取到內存中的數據量太大
data_queue = Queue(maxsize=cpu_count() * 2)
# 存放等待寫入磁盤的數據隊列
write_queue = Queue()
def read_data(path: pl.Path, data_queue: Queue, size: int = 10000):
"""
讀取數據放入隊列的方法
:return:
"""
data_obj = pd.read_csv(path, sep=',', header=0, chunksize=size, dtype='category')
for idx, df in enumerate(data_obj):
while data_queue.full(): # 如果隊列滿了,那就等待
time.sleep(1)
data_queue.put((idx + 1, df))
data_queue.put((None, None)) # 放入結束信號
def write_data(out_path: pl.Path, write_queue: Queue):
"""
將數據增量寫入CSV的方法
:return:
"""
while True:
while write_queue.empty():
time.sleep(1)
idx, df = write_queue.get()
if df is None:
return # 結束退出
df.to_csv(out_path, mode='a', header=None, index=False, encoding='ansi') # 輸出CSV
def parse_data(data_queue: Queue, write_queue: Queue):
"""
從隊列中取出數據,并加工的方法
:return:
"""
while True:
while write_queue.empty():
time.sleep(1)
idx, df = data_queue.get()
if df is None: # 如果是空的結束信號,則結束退出進程,
# 特別注意結束前把結束信號放回隊列,以便其他進程也能接收到結束信號!!!
data_queue.put((idx, df))
return
"""處理數據的業務邏輯略過"""
write_queue.put((idx, df)) # 將處理后的數據放入寫隊列
# 創建一個讀取數據的線程
read_pool = Thread(target=read_data, args=(read_data_queue, *args))
read_pool.start() # 開啟讀取線程
# 創建一個增量寫入CSV數據的線程
write_pool = Thread(target=write_data, args=(write_data_queue, *args))
write_pool.start() # 開啟寫進程
pools = [] # 存放解析進程的隊列
for i in range(cpu_count()): # 循環開啟多進程,不確定開多少個進程合適的情況下,那么按CPU的核數開比較合理
pool = Process(target=parse_data, args=(read_data_queue, write_data_queue, *args))
pool.start() # 啟動進程
pools.append(pool) # 加入隊列
for pool in pools:
pool.join() # 等待所有解析進程完成
# 所有解析進程完成后,在寫隊列放入結束寫線程的信號
write_data_queue.put((None, None))
write_pool.join() # 等待寫線程結束
print('任務完成')
2.優化算法提高效率
將類對象存入dataframe列
在嘗試了n種方案之后,最終使用了將類對象存到dataframe的列中,使用map方法,運行類方法,最后,將運行結果展開到多列中的方式。該方案本項目中取得了最佳的處理效率。
"""鑒于保密需要,以下代碼僅為示例"""
class Obj:
def __init__(self, ser: pd.Series):
"""
初始化類對象
:param ser: 傳入series
"""
self.ser = ser # 行數據
self.attrs1 = [] # 屬性1
self.attrs2 = [] # 屬性2
self.attrs3 = [] # 屬性3
def __repr__(self):
"""
自定義輸出
"""
attrs1 = '_'.join([str(a) for a in self.attrs1])
attrs2 = '_'.join([str(a) for a in self.attrs2])
attrs3 = '_'.join([str(a) for a in self.attrs3])
return '_'.join([attrs1, attrs2, attrs3])
def run(self):
"""運行業務邏輯"""
# 創建obj列,存入類對象
data['obj'] = data.apply(lambda x: Obj(x), axis=1)
# 運行obj列中的類方法獲得判斷結果
data['obj'] = data['obj'].map(lambda x: x.run())
# 鏈式調用,1將類對象文本化->2拆分到多列->3刪除空列->4轉換為category格式
data[['col1', 'col2', 'col3', ...省略]] = data['obj'].map(str).str.split('_', expand=True).dropna(axis=1).astype('category')
# 刪除obj列
data.drop(columns='obj', inplace=True)
減少計算次數以提高運行效率
在整個優化過程中,對運行效率產生最大優化效果的有兩項:
- 一是改變遍歷算法,采用直接對整行數據進行綜合判斷的方法,使原需要遍歷22個組合的計算與判斷大大減少
- 二是提前計算特征組合,制作成字典,后續直接查詢結果,而不再進行重復計算
使用numpy加速計算
numpy還是數據處理上的神器,使用numpy的方法,比自己實現的方法效率要高非常多,本項目中就用到了:bincount、argsort,argmax、flipud、in1d、all等,即提高了運行效率,又解決了邏輯判斷的問題:
"""numpy方法使用示例"""
import numpy as np
# 計算數字的個數組合bincount
np.bincount([9, 2, 13, 12, 9, 10, 11])
# 輸出結果:array([0, 0, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 2, 1, 1, 1, 1], dtype=int64)
# 取得個數最多的數字argmax
np.argmax(np.bincount([9, 2, 13, 12, 9, 10, 11]))
# 輸出結果: 9
# 將數字按照個數優先,其次大小進行排序argsort
np.argsort(np.bincount([9, 2, 13, 12, 9, 10, 11]))
# 輸出結果:array([ 0, 1, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 2, 10, 11, 12, 13, 9], dtype=int64)
# 翻轉列表flipud
np.flipud(np.argsort(np.bincount([9, 2, 13, 12, 9, 10, 11])))
# 輸出結果: array([ 9, 13, 12, 11, 10, 2, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 1, 0], dtype=int64)
# 查找相同值in1d
np.in1d([2, 3, 4], [2, 9, 3])
# 輸出結果: array([ True, True, False]) 注:指2,3True,4False
np.all(np.in1d([2, 3], [2, 9, 3]))
# 輸出結果: array([ True, True])
# 是否全是all
np.all(np.in1d([2, 3, 4], [2, 9, 3])) # 判斷組合1是否包含在組合2中
# 輸出結果: False
np.all(np.in1d([2, 3], [2, 9, 3]))
# 輸出結果: True
優化前后的效率對比
總結
優化算法是在這個項目上時間花費最多的工作(沒有之一)。4月12日接單,10天左右出了第1稿,雖能運行,但回頭看存在兩個問題:一是有bug需要修正,二是運行效率不高(4500萬行數據,執行需要1小時21分鐘,如果只是在這個版本上debug需要增加判斷條件,效率只會更低);后20多天是在不斷的優化算法的同時對bug進行修正,最后版本執行相同數據只需要不足30分鐘,效率提高了一倍多。回顧來看,雖然調優花費的時間多,但是每一個嘗試不論成功還是失敗都是一次寶貴的經驗積累。
原文鏈接:https://blog.csdn.net/weixin_69999177/article/details/125500442
相關推薦
- 2022-07-01 Python數據可視化繪圖實例詳解_python
- 2022-04-11 C#基于SerialPort類實現串口通訊詳解_C#教程
- 2022-11-07 Android內置SQLite的使用詳細介紹_Android
- 2022-09-23 Android?如何獲取傳感器的數據方法詳解_Android
- 2023-03-28 Python使用機器學習模型實現溫度預測詳解_python
- 2022-05-23 Android表格自定義控件使用詳解_Android
- 2022-09-17 Pandas中df.loc[]與df.iloc[]的用法與異同?_python
- 2023-02-06 Python類中__init__()?和self的詳細解析_python
- 最近更新
-
- window11 系統安裝 yarn
- 超詳細win安裝深度學習環境2025年最新版(
- Linux 中運行的top命令 怎么退出?
- MySQL 中decimal 的用法? 存儲小
- get 、set 、toString 方法的使
- @Resource和 @Autowired注解
- Java基礎操作-- 運算符,流程控制 Flo
- 1. Int 和Integer 的區別,Jav
- spring @retryable不生效的一種
- Spring Security之認證信息的處理
- Spring Security之認證過濾器
- Spring Security概述快速入門
- Spring Security之配置體系
- 【SpringBoot】SpringCache
- Spring Security之基于方法配置權
- redisson分布式鎖中waittime的設
- maven:解決release錯誤:Artif
- restTemplate使用總結
- Spring Security之安全異常處理
- MybatisPlus優雅實現加密?
- Spring ioc容器與Bean的生命周期。
- 【探索SpringCloud】服務發現-Nac
- Spring Security之基于HttpR
- Redis 底層數據結構-簡單動態字符串(SD
- arthas操作spring被代理目標對象命令
- Spring中的單例模式應用詳解
- 聊聊消息隊列,發送消息的4種方式
- bootspring第三方資源配置管理
- GIT同步修改后的遠程分支