Pandas的DataFrame操作

假如你現(xiàn)在需要對Pandas的DataFrame進(jìn)行如下操作：

df[df['Origin']?==?'USA']
.groupby('Origin')
.agg({
????'Miles_per_Gallon':?['sum',?'mean'],
????'Acceleration':?['min',?'max'],
}).reset_index()
df.columns=["Origin",
????"Miles_per_Gallon_sum",
????"Miles_per_Gallon_mean",
????"Acceleration_min",
????"Acceleration_max"]

而如果用SQL來書寫，達(dá)到上面的處理效果，我們可以寫出更優(yōu)雅和更易于理解的代碼：

SELECT
????Origin,
????SUM(Miles_per_Gallon)?AS?sum_Miles,
????AVG(Miles_per_Gallon)?AS?avg_Miles,
????MIN(Acceleration)?AS?min_Acceleration,
????MAX(Acceleration)?AS?max_Acceleration
FROM?df
WHERE?Origin?=?‘USA'
GROUP?BY?1

雖然我們非常喜歡Python，但很明顯，對數(shù)據(jù)進(jìn)行簡單分析時，SQL才是我們最好的朋友，相比于Pandas的聚合函數(shù)語法，SQL語法更通俗、直觀、便于理解。

接下來，本文將介紹三種使用SQL來操作Pandas DataFrame數(shù)據(jù)的方法。

假設(shè)我們已經(jīng)有了一個準(zhǔn)備好的DataFrame，其中包含你準(zhǔn)備好的數(shù)據(jù)，下面我們開始介紹用SQL語句來查詢DataFrame數(shù)據(jù)的方法。

方法1：使用DuckDB來查詢DataFrame

DuckDB是一個開源的內(nèi)存中的分析型數(shù)據(jù)庫，專為高效處理分析工作負(fù)載而設(shè)計。它被稱為SQLite的分析/OLAP等效工具，因為它提供了類似SQL的查詢語言，并支持在Pandas DataFrame上執(zhí)行SQL查詢。

DuckDB是一個強(qiáng)大而靈活的分析型數(shù)據(jù)庫，它的集成性和性能優(yōu)勢使得在Pandas中使用SQL查詢變得更加便捷和高效，首先按照通常的方法進(jìn)行安裝：

pip?install?duckdb
import?duckdb

DuckDB中的基準(zhǔn)查詢:

注意：我們需要明確地將結(jié)果轉(zhuǎn)換為DataFrame，DuckDB會自動掃描你的內(nèi)核，尋找屬于DataFrame的變量，并讓你像查詢表一樣查詢它們。不過這種掃描是在查詢運(yùn)行時發(fā)生的，所以你不能使用如DESCRIBE這樣的語句：

DuckDB對空白更難處理，反斜線不能解析，所以你需要引用表（DataFrame）的名字，然后是列名（帶引號）：

DuckDB是專門為OLAP使用案例而設(shè)計的數(shù)據(jù)庫引擎，相較于SQLite，它提供了一些在SQLite中不存在的強(qiáng)大功能。一個例子是DuckDB的SAMPLE關(guān)鍵字，它使得對數(shù)據(jù)進(jìn)行采樣變得非常簡單，特別適用于處理大型數(shù)據(jù)集的聚合函數(shù)。這一功能在數(shù)據(jù)分析和探索性數(shù)據(jù)分析（EDA）中非常有用。

或許，你使用DuckDB而不是SQLite來查詢Pandas數(shù)據(jù)的主要原因是速度。DuckDB聲稱在分析性查詢方面比SQLite快得多，Pandas內(nèi)置的to_sql和from_sql函數(shù)在SQLite中工作得很慢，但在DuckDB中卻相當(dāng)快，在大數(shù)據(jù)的聚合基準(zhǔn)查詢中，速度的差異是相當(dāng)大的。

方法2：使用Pandas .query()方法

你可能已經(jīng)熟悉了Pandas中的.query()函數(shù)。它不完全是SQL，但它可以使一些基本的查詢變得更容易，你可以理解它為一個簡單的WHERE或.filter()的等價方法。

query()方法的文檔比較少，你還可以使用&或者and、or、not等邏輯運(yùn)算符，以及其它常見的操作符（例如==，<，>，!=等）來連接過濾器：

盡管query()方法提供了方便的語法來篩選DataFrame，但它的表達(dá)能力相對有限，某些復(fù)雜的查詢可能無法使用單個query()表達(dá)式解決，需要使用其他方法或技巧來實現(xiàn)。

方法3：使用SmartNoteBook中dfSQL模塊來查詢DataFrame

SmartNoteBook是一款協(xié)作的、集成的、一站式的數(shù)據(jù)科學(xué)/分析環(huán)境，其內(nèi)置的dfSQL方式可以快速實現(xiàn)利用SQL語句對DataFrame進(jìn)行快速查詢。通過dfSQL，用戶可以實現(xiàn)利用簡單的SQL語句，對Pandas數(shù)據(jù)框、當(dāng)前環(huán)境下的csv文件以及已經(jīng)存在的df變量進(jìn)行訪問，除了dfSQL方法也可實現(xiàn)對其它數(shù)據(jù)源的快速訪問，其基本用法如下：

1. 利用dfSQL從DataFrame變量中查詢：

在SmartNoteBook中新建的SQL單元格中，數(shù)據(jù)源我們選擇dfSQL，cars變量是前面我們已經(jīng)讀取到變量空間中的DataFrame變量，則我們可以直接利用SQL語句對變量cars進(jìn)行查詢，所查詢到的表結(jié)果保存為my_cars變量。

2. 利用dfSQL查詢環(huán)境中的csv文件：

在上述的SQL單元格中，數(shù)據(jù)源我們選擇dfSQL，Iris.csv是存在于本地的一個csv文件，我們可以通過dfSQL，利用SQL語句直接從環(huán)境中對其進(jìn)行讀取，并選擇我們需要的變量進(jìn)行聚合，重新保存在一個名為iris的DataFrame變量中。

3. 利用dfSQL進(jìn)行聯(lián)合數(shù)據(jù)分析

在執(zhí)行SQL語句時，有時為了查到復(fù)雜的信息我們往往需要對多表聯(lián)查或嵌套查詢，dfSQL通過在內(nèi)存中加載保存變量，可以使得其邏輯更具可讀性：

上述SQL單元中，我們需要查詢每個地區(qū)Miles_per_Gallon、Cylinders、Acceleration均大于其地區(qū)均值的相關(guān)信息。我們可以分為兩步，先查出各個地區(qū)的相關(guān)變量均值，基于保存的df1變量，再從原表中取出滿足條件的信息并將其保存名為df2的DataFrame變量。

4. 利用SQL直接訪問數(shù)據(jù)源文件：

實際上在SmartNoteBook的SQL代碼模塊，其也支持選擇數(shù)據(jù)源，直接對遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫進(jìn)行訪問并直接保存為DataFrame變量：

上述SQL單元，我們選擇了名為mysql 數(shù)據(jù)源的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)倉庫，利用SQL語句直接讀取倉庫中的信息，并將其保存為名為my_data的DataFrame變量。

dfSQL具有更輕量化，集成優(yōu)秀的特點，其對接外部數(shù)據(jù)源不需要再建立復(fù)雜的鏈接，而且可以直接實現(xiàn)對DataFrame變量和本地csv文件的訪問。后面執(zhí)行的SQL查詢可以引用NoteBook中之前已執(zhí)行的SQL查詢結(jié)果，就像我們寫復(fù)雜SQL中包含許多CTE（公共表表達(dá)式）一樣。用戶可以使用這種方式將復(fù)雜SQL按照邏輯進(jìn)行拆分，使整個查詢過程更具可讀性。

以上就是SQL操作Pandas DataFrame的三種方式示例詳解的詳細(xì)內(nèi)容，更多關(guān)于SQL操作Pandas DataFrame的資料請關(guān)注腳本之家其它相關(guān)文章！

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