Spark上使用pandas API快速入门

文章最前 : 我是Octopus,这个名字来源于我的中文名--章鱼;我热爱编程、热爱算法、热爱开源。所有源码在我的个人github ;这博客是记录我学习的点点滴滴,如果您对 Python、Java、AI、算法有兴趣,可以关注我的动态,一起学习,共同进步。

这是 Spark 上的 pandas API 的简短介绍,主要面向新用户。本笔记本向您展示 pandas 和 Spark 上的 pandas API 之间的一些关键区别。您可以在快速入门页面的"Live Notebook:Spark 上的 pandas API"中自行运行此示例。

习惯上,我们在Spark上导入pandas API如下:

python 复制代码
import pandas as pd
import numpy as np
import pyspark.pandas as ps
from pyspark.sql import SparkSession

对象创建

通过传递值列表来创建 pandas-on-Spark 系列,让 Spark 上的 pandas API 创建默认整数索引:

python 复制代码
s = ps.Series([1, 3, 5, np.nan, 6, 8])
s
复制代码
0    1.0
1    3.0
2    5.0
3    NaN
4    6.0
5    8.0
dtype: float64

通过传递可转换为类似系列的对象字典来创建 pandas-on-Spark DataFrame。

python 复制代码
psdf = ps.DataFrame(
    {'a': [1, 2, 3, 4, 5, 6],
     'b': [100, 200, 300, 400, 500, 600],
     'c': ["one", "two", "three", "four", "five", "six"]},
    index=[10, 20, 30, 40, 50, 60])
psdf

| a | b | c |
| 10 | 1 | 100 | one |
| 20 | 2 | 200 | two |
| 30 | 3 | 300 | three |
| 40 | 4 | 400 | four |
| 50 | 5 | 500 | five |

60 6 600 six

创建pandas DataFrame通过numpyt array, 用datetime 作为索引,label列

python 复制代码
dates = pd.date_range('20130101', periods=6)
dates

DatetimeIndex('2013-01-01', '2013-01-02', '2013-01-03', '2013-01-04', '2013-01-05', '2013-01-06', dtype='datetime64ns', freq='D')

python 复制代码
pdf = pd.DataFrame(np.random.randn(6, 4), index=dates, columns=list('ABCD'))
pdf

| A | B | C | D |
| 2013-01-01 | 0.912558 | -0.795645 | -0.289115 | 0.187606 |
| 2013-01-02 | -0.059703 | -1.233897 | 0.316625 | -1.226828 |
| 2013-01-03 | 0.332871 | -1.262010 | -0.434844 | -0.579920 |
| 2013-01-04 | 0.924016 | -1.022019 | -0.405249 | -1.036021 |
| 2013-01-05 | -0.772209 | -1.228099 | 0.068901 | 0.896679 |

2013-01-06 1.485582 -0.709306 -0.202637 -0.248766

现在,dataframe能够转换成pandas 在spark上运行

python 复制代码
psdf = ps.from_pandas(pdf)
type(psdf)

pyspark.pandas.frame.DataFrame

看上去和dataframe一样的使用

python 复制代码
psdf

| A | B | C | D |
| 2013-01-01 | 0.912558 | -0.795645 | -0.289115 | 0.187606 |
| 2013-01-02 | -0.059703 | -1.233897 | 0.316625 | -1.226828 |
| 2013-01-03 | 0.332871 | -1.262010 | -0.434844 | -0.579920 |
| 2013-01-04 | 0.924016 | -1.022019 | -0.405249 | -1.036021 |
| 2013-01-05 | -0.772209 | -1.228099 | 0.068901 | 0.896679 |

2013-01-06 1.485582 -0.709306 -0.202637 -0.248766

当然通过spark pandas dataframe创建pandas on spark dataframe 非常容易

python 复制代码
spark = SparkSession.builder.getOrCreate()
sdf = spark.createDataFrame(pdf)
sdf.show()

+--------------------+-------------------+--------------------+--------------------+ | A| B| C| D| +--------------------+-------------------+--------------------+--------------------+ | 0.91255803205208|-0.7956452608556638|-0.28911463069772175| 0.18760566615081622| |-0.05970271470242...| -1.233896949308984| 0.3166246451758431| -1.2268284000402265| | 0.33287106947536615|-1.2620100816441786| -0.4348444277082644| -0.5799199651437185| | 0.9240158461589916|-1.0220190956326003| -0.4052488880650239| -1.0360212104348547| | -0.7722090016558953|-1.2280986385313222| 0.0689011451939635| 0.8966790729426755| | 1.4855822995785612|-0.7093056426018517| -0.2026366848847041|-0.24876619876451092| +--------------------+-------------------+--------------------+--------------------+

从 Spark DataFrame 创建 pandas-on-Spark DataFrame。

python 复制代码
psdf = sdf.pandas_api()
psdf

| A | B | C | D |
| 0 | 0.912558 | -0.795645 | -0.289115 | 0.187606 |
| 1 | -0.059703 | -1.233897 | 0.316625 | -1.226828 |
| 2 | 0.332871 | -1.262010 | -0.434844 | -0.579920 |
| 3 | 0.924016 | -1.022019 | -0.405249 | -1.036021 |
| 4 | -0.772209 | -1.228099 | 0.068901 | 0.896679 |

5 1.485582 -0.709306 -0.202637 -0.248766

具有特定的dtypes。目前支持 Spark 和 pandas 通用的类型。

python 复制代码
psdf.dtypes
复制代码
A    float64
B    float64
C    float64
D    float64
dtype: object

以下是如何显示下面框架中的顶行。

请注意,Spark 数据帧中的数据默认不保留自然顺序。可以通过设置compute.ordered_head选项来保留自然顺序,但它会导致内部排序的性能开销。

python 复制代码
psdf.head()

| A | B | C | D |
| 0 | 0.912558 | -0.795645 | -0.289115 | 0.187606 |
| 1 | -0.059703 | -1.233897 | 0.316625 | -1.226828 |
| 2 | 0.332871 | -1.262010 | -0.434844 | -0.579920 |
| 3 | 0.924016 | -1.022019 | -0.405249 | -1.036021 |

4 -0.772209 -1.228099 0.068901 0.896679

展示index和columns 通过numpy 数据

python 复制代码
psdf.index
复制代码
Int64Index([0, 1, 2, 3, 4, 5], dtype='int64')
python 复制代码
psdf.columns
复制代码
Index(['A', 'B', 'C', 'D'], dtype='object')
python 复制代码
psdf.to_numpy()
复制代码
array([[ 0.91255803, -0.79564526, -0.28911463,  0.18760567],
       [-0.05970271, -1.23389695,  0.31662465, -1.2268284 ],
       [ 0.33287107, -1.26201008, -0.43484443, -0.57991997],
       [ 0.92401585, -1.0220191 , -0.40524889, -1.03602121],
       [-0.772209  , -1.22809864,  0.06890115,  0.89667907],
       [ 1.4855823 , -0.70930564, -0.20263668, -0.2487662 ]])

通过简单统计展示你的数据:

python 复制代码
psdf.describe()

| A | B | C | D |
| count | 6.000000 | 6.000000 | 6.000000 | 6.000000 |
| mean | 0.470519 | -1.041829 | -0.157720 | -0.334542 |
| std | 0.809428 | 0.241511 | 0.294520 | 0.793014 |
| min | -0.772209 | -1.262010 | -0.434844 | -1.226828 |
| 25% | -0.059703 | -1.233897 | -0.405249 | -1.036021 |
| 50% | 0.332871 | -1.228099 | -0.289115 | -0.579920 |
| 75% | 0.924016 | -0.795645 | 0.068901 | 0.187606 |

max 1.485582 -0.709306 0.316625 0.896679

转置你的数据:

python 复制代码
psdf.T

| 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| A | 0.912558 | -0.059703 | 0.332871 | 0.924016 | -0.772209 | 1.485582 |
| B | -0.795645 | -1.233897 | -1.262010 | -1.022019 | -1.228099 | -0.709306 |
| C | -0.289115 | 0.316625 | -0.434844 | -0.405249 | 0.068901 | -0.202637 |

D 0.187606 -1.226828 -0.579920 -1.036021 0.896679 -0.248766

通过index进行排序:

python 复制代码
psdf.sort_index(ascending=False)

| A | B | C | D |
| 5 | 1.485582 | -0.709306 | -0.202637 | -0.248766 |
| 4 | -0.772209 | -1.228099 | 0.068901 | 0.896679 |
| 3 | 0.924016 | -1.022019 | -0.405249 | -1.036021 |
| 2 | 0.332871 | -1.262010 | -0.434844 | -0.579920 |
| 1 | -0.059703 | -1.233897 | 0.316625 | -1.226828 |

0 0.912558 -0.795645 -0.289115 0.187606
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