Стратегии тестирования метода pandas read

В настоящее время инструменты ввода-вывода pandas не поддерживают read_xml()метод и его аналог to_xml(). Однако read_jsonдоказано , что древовидные структуры могут быть реализованы для импорта фреймов данных и read_htmlдля форматов разметки.

Если команда панды действительно считает такой read_xmlметод для версии будущих панд, какая реализации они будут продолжать: разбор со встроенными xml.etree.ElementTreeс его iterfind()или iterparse()функцией или модулем третьей стороной, lxmlс помощью XPath 1.0 и XSLT 1.0 методов?

Ниже приведены мои тестовые прогоны для четырех типов методов для простого, плоского, элементно-ориентированного ввода XML. Все они настроены для обобщенного синтаксического анализа для любых дочерних элементов второго уровня root, и каждый метод должен давать точно такой же фрейм данных pandas. Все, кроме последнего, обращается pd.Dataframe()к списку словарей. Метод XSLT преобразует XML в CSV для отлиты StringIO()в pd.read_csv().

Вопрос (состоящий из нескольких частей)

ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ: Как вы объясните, что iterparseдля больших файлов часто рекомендуется медленнее, поскольку файл анализируется итеративно? Отчасти из-за ifлогических проверок?
ПАМЯТЬ: Коррелирует ли память ЦП с таймингом вызовов ввода-вывода? XSLT и XPath 1.0, как правило, плохо масштабируются с большими XML-документами, поскольку для анализа весь файл должен быть прочитан в памяти.
СТРАТЕГИЯ: Список словарей - оптимальная стратегия для Dataframe()звонка? Посмотрите эти интересные ответы: версия генератора и пользовательская версия iterwalk . Оба списка upcast для dataframe.

Входные данные (текущие популярные пользователи Stack Overflow по годам, из которых наши друзья-панды включены)

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<stackoverflow>
  <topusers>
    <user>Gordon Linoff</user>
    <link>http://www.stackoverflow.com//users/1144035/gordon-linoff</link>
    <location>New York, United States</location>
    <year_rep>5,985</year_rep>
    <total_rep>499,408</total_rep>
    <tag1>sql</tag1>
    <tag2>sql-server</tag2>
    <tag3>mysql</tag3>
  </topusers>
  <topusers>
    <user>Günter Zöchbauer</user>
    <link>http://www.stackoverflow.com//users/217408/g%c3%bcnter-z%c3%b6chbauer</link>
    <location>Linz, Austria</location>
    <year_rep>5,835</year_rep>
    <total_rep>154,439</total_rep>
    <tag1>angular2</tag1>
    <tag2>typescript</tag2>
    <tag3>javascript</tag3>
  </topusers>
  <topusers>
    <user>jezrael</user>
    <link>http://www.stackoverflow.com//users/2901002/jezrael</link>
    <location>Bratislava, Slovakia</location>
    <year_rep>5,740</year_rep>
    <total_rep>83,237</total_rep>
    <tag1>pandas</tag1>
    <tag2>python</tag2>
    <tag3>dataframe</tag3>
  </topusers>
  <topusers>
    <user>VonC</user>
    <link>http://www.stackoverflow.com//users/6309/vonc</link>
    <location>France</location>
    <year_rep>5,577</year_rep>
    <total_rep>651,397</total_rep>
    <tag1>git</tag1>
    <tag2>github</tag2>
    <tag3>docker</tag3>
  </topusers>
  <topusers>
    <user>Martijn Pieters</user>
    <link>http://www.stackoverflow.com//users/100297/martijn-pieters</link>
    <location>Cambridge, United Kingdom</location>
    <year_rep>5,337</year_rep>
    <total_rep>525,176</total_rep>
    <tag1>python</tag1>
    <tag2>python-3.x</tag2>
    <tag3>python-2.7</tag3>
  </topusers>
  <topusers>
    <user>T.J. Crowder</user>
    <link>http://www.stackoverflow.com//users/157247/t-j-crowder</link>
    <location>United Kingdom</location>
    <year_rep>5,258</year_rep>
    <total_rep>508,310</total_rep>
    <tag1>javascript</tag1>
    <tag2>jquery</tag2>
    <tag3>java</tag3>
  </topusers>
  <topusers>
    <user>akrun</user>
    <link>http://www.stackoverflow.com//users/3732271/akrun</link>
    <location></location>
    <year_rep>5,188</year_rep>
    <total_rep>229,553</total_rep>
    <tag1>r</tag1>
    <tag2>dplyr</tag2>
    <tag3>dataframe</tag3>
  </topusers>
  <topusers>
    <user>Wiktor Stribi?ew</user>
    <link>http://www.stackoverflow.com//users/3832970/wiktor-stribi%c5%bcew</link>
    <location>Warsaw, Poland</location>
    <year_rep>4,948</year_rep>
    <total_rep>158,134</total_rep>
    <tag1>regex</tag1>
    <tag2>javascript</tag2>
    <tag3>c#</tag3>
  </topusers>
  <topusers>
    <user>Darin Dimitrov</user>
    <link>http://www.stackoverflow.com//users/29407/darin-dimitrov</link>
    <location>Sofia, Bulgaria</location>
    <year_rep>4,936</year_rep>
    <total_rep>709,683</total_rep>
    <tag1>c#</tag1>
    <tag2>asp.net-mvc</tag2>
    <tag3>asp.net-mvc-3</tag3>
  </topusers>
  <topusers>
    <user>Eric Duminil</user>
    <link>http://www.stackoverflow.com//users/6419007/eric-duminil</link>
    <location></location>
    <year_rep>4,854</year_rep>
    <total_rep>12,557</total_rep>
    <tag1>ruby</tag1>
    <tag2>ruby-on-rails</tag2>
    <tag3>arrays</tag3>
  </topusers>
  <topusers>
    <user>alecxe</user>
    <link>http://www.stackoverflow.com//users/771848/alecxe</link>
    <location>New York, United States</location>
    <year_rep>4,723</year_rep>
    <total_rep>233,368</total_rep>
    <tag1>python</tag1>
    <tag2>selenium</tag2>
    <tag3>protractor</tag3>
  </topusers>
  <topusers>
    <user>Jean-François Fabre</user>
    <link>http://www.stackoverflow.com//users/6451573/jean-fran%c3%a7ois-fabre</link>
    <location>Toulouse, France</location>
    <year_rep>4,526</year_rep>
    <total_rep>30,027</total_rep>
    <tag1>python</tag1>
    <tag2>python-3.x</tag2>
    <tag3>python-2.7</tag3>
  </topusers>
  <topusers>
    <user>piRSquared</user>
    <link>http://www.stackoverflow.com//users/2336654/pirsquared</link>
    <location>Bellevue, WA, United States</location>
    <year_rep>4,482</year_rep>
    <total_rep>41,183</total_rep>
    <tag1>pandas</tag1>
    <tag2>python</tag2>
    <tag3>dataframe</tag3>
  </topusers>
  <topusers>
    <user>CommonsWare</user>
    <link>http://www.stackoverflow.com//users/115145/commonsware</link>
    <location>Who Wants to Know?</location>
    <year_rep>4,475</year_rep>
    <total_rep>616,135</total_rep>
    <tag1>android</tag1>
    <tag2>java</tag2>
    <tag3>android-intent</tag3>
  </topusers>
  <topusers>
    <user>Quentin</user>
    <link>http://www.stackoverflow.com//users/19068/quentin</link>
    <location>United Kingdom</location>
    <year_rep>4,464</year_rep>
    <total_rep>509,365</total_rep>
    <tag1>javascript</tag1>
    <tag2>html</tag2>
    <tag3>css</tag3>
  </topusers>
  <topusers>
    <user>Jon Skeet</user>
    <link>http://www.stackoverflow.com//users/22656/jon-skeet</link>
    <location>Reading, United Kingdom</location>
    <year_rep>4,348</year_rep>
    <total_rep>921,690</total_rep>
    <tag1>c#</tag1>
    <tag2>java</tag2>
    <tag3>.net</tag3>
  </topusers>
  <topusers>
    <user>Felix Kling</user>
    <link>http://www.stackoverflow.com//users/218196/felix-kling</link>
    <location>Sunnyvale, CA</location>
    <year_rep>4,324</year_rep>
    <total_rep>411,535</total_rep>
    <tag1>javascript</tag1>
    <tag2>jquery</tag2>
    <tag3>asynchronous</tag3>
  </topusers>
  <topusers>
    <user>matt</user>
    <link>http://www.stackoverflow.com//users/341994/matt</link>
    <location></location>
    <year_rep>4,313</year_rep>
    <total_rep>220,515</total_rep>
    <tag1>swift</tag1>
    <tag2>ios</tag2>
    <tag3>xcode</tag3>
  </topusers>
  <topusers>
    <user>Psidom</user>
    <link>http://www.stackoverflow.com//users/4983450/psidom</link>
    <location>Atlanta, GA, United States</location>
    <year_rep>4,236</year_rep>
    <total_rep>36,950</total_rep>
    <tag1>python</tag1>
    <tag2>pandas</tag2>
    <tag3>r</tag3>
  </topusers>
  <topusers>
    <user>Martin R</user>
    <link>http://www.stackoverflow.com//users/1187415/martin-r</link>
    <location>Germany</location>
    <year_rep>4,195</year_rep>
    <total_rep>269,380</total_rep>
    <tag1>swift</tag1>
    <tag2>ios</tag2>
    <tag3>swift3</tag3>
  </topusers>
  <topusers>
    <user>Barmar</user>
    <link>http://www.stackoverflow.com//users/1491895/barmar</link>
    <location>Arlington, MA</location>
    <year_rep>4,179</year_rep>
    <total_rep>289,989</total_rep>
    <tag1>javascript</tag1>
    <tag2>php</tag2>
    <tag3>jquery</tag3>
  </topusers>
  <topusers>
    <user>Alexey Mezenin</user>
    <link>http://www.stackoverflow.com//users/1227923/alexey-mezenin</link>
    <location>??????</location>
    <year_rep>4,142</year_rep>
    <total_rep>31,602</total_rep>
    <tag1>laravel</tag1>
    <tag2>php</tag2>
    <tag3>laravel-5.3</tag3>
  </topusers>
  <topusers>
    <user>BalusC</user>
    <link>http://www.stackoverflow.com//users/157882/balusc</link>
    <location>Amsterdam, Netherlands</location>
    <year_rep>4,046</year_rep>
    <total_rep>703,046</total_rep>
    <tag1>java</tag1>
    <tag2>jsf</tag2>
    <tag3>servlets</tag3>
  </topusers>
  <topusers>
    <user>GurV</user>
    <link>http://www.stackoverflow.com//users/6348498/gurv</link>
    <location></location>
    <year_rep>4,016</year_rep>
    <total_rep>7,932</total_rep>
    <tag1>sql</tag1>
    <tag2>mysql</tag2>
    <tag3>sql-server</tag3>
  </topusers>
  <topusers>
    <user>Nina Scholz</user>
    <link>http://www.stackoverflow.com//users/1447675/nina-scholz</link>
    <location>Berlin, Deutschland</location>
    <year_rep>3,950</year_rep>
    <total_rep>61,135</total_rep>
    <tag1>javascript</tag1>
    <tag2>arrays</tag2>
    <tag3>object</tag3>
  </topusers>
  <topusers>
    <user>JB Nizet</user>
    <link>http://www.stackoverflow.com//users/571407/jb-nizet</link>
    <location>Saint-Etienne, France</location>
    <year_rep>3,923</year_rep>
    <total_rep>418,780</total_rep>
    <tag1>java</tag1>
    <tag2>hibernate</tag2>
    <tag3>java-8</tag3>
  </topusers>
  <topusers>
    <user>Frank van Puffelen</user>
    <link>http://www.stackoverflow.com//users/209103/frank-van-puffelen</link>
    <location>San Francisco, CA</location>
    <year_rep>3,920</year_rep>
    <total_rep>86,520</total_rep>
    <tag1>firebase</tag1>
    <tag2>firebase-database</tag2>
    <tag3>android</tag3>
  </topusers>
  <topusers>
    <user>dasblinkenlight</user>
    <link>http://www.stackoverflow.com//users/335858/dasblinkenlight</link>
    <location>United States</location>
    <year_rep>3,886</year_rep>
    <total_rep>475,813</total_rep>
    <tag1>c#</tag1>
    <tag2>java</tag2>
    <tag3>c++</tag3>
  </topusers>
  <topusers>
    <user>Tim Biegeleisen</user>
    <link>http://www.stackoverflow.com//users/1863229/tim-biegeleisen</link>
    <location>Singapore</location>
    <year_rep>3,814</year_rep>
    <total_rep>77,211</total_rep>
    <tag1>sql</tag1>
    <tag2>mysql</tag2>
    <tag3>java</tag3>
  </topusers>
  <topusers>
    <user>Greg Hewgill</user>
    <link>http://www.stackoverflow.com//users/893/greg-hewgill</link>
    <location>Christchurch, New Zealand</location>
    <year_rep>3,796</year_rep>
    <total_rep>529,137</total_rep>
    <tag1>git</tag1>
    <tag2>python</tag2>
    <tag3>git-pull</tag3>
  </topusers>
  <topusers>
    <user>unutbu</user>
    <link>http://www.stackoverflow.com//users/190597/unutbu</link>
    <location></location>
    <year_rep>3,735</year_rep>
    <total_rep>401,595</total_rep>
    <tag1>python</tag1>
    <tag2>pandas</tag2>
    <tag3>numpy</tag3>
  </topusers>
  <topusers>
    <user>Hans Passant</user>
    <link>http://www.stackoverflow.com//users/17034/hans-passant</link>
    <location>Madison, WI</location>
    <year_rep>3,688</year_rep>
    <total_rep>672,118</total_rep>
    <tag1>c#</tag1>
    <tag2>.net</tag2>
    <tag3>winforms</tag3>
  </topusers>
  <topusers>
    <user>Jonathan Leffler</user>
    <link>http://www.stackoverflow.com//users/15168/jonathan-leffler</link>
    <location>California, USA</location>
    <year_rep>3,649</year_rep>
    <total_rep>455,157</total_rep>
    <tag1>c</tag1>
    <tag2>bash</tag2>
    <tag3>unix</tag3>
  </topusers>
  <topusers>
    <user>paxdiablo</user>
    <link>http://www.stackoverflow.com//users/14860/paxdiablo</link>
    <location></location>
    <year_rep>3,636</year_rep>
    <total_rep>507,043</total_rep>
    <tag1>c</tag1>
    <tag2>c++</tag2>
    <tag3>bash</tag3>
  </topusers>
  <topusers>
    <user>Pranav C Balan</user>
    <link>http://www.stackoverflow.com//users/3037257/pranav-c-balan</link>
    <location>Ramanthali, Kannur, Kerala, India</location>
    <year_rep>3,604</year_rep>
    <total_rep>64,476</total_rep>
    <tag1>javascript</tag1>
    <tag2>jquery</tag2>
    <tag3>html</tag3>
  </topusers>
  <topusers>
    <user>Suragch</user>
    <link>http://www.stackoverflow.com//users/3681880/suragch</link>
    <location>Hohhot, China</location>
    <year_rep>3,580</year_rep>
    <total_rep>71,032</total_rep>
    <tag1>swift</tag1>
    <tag2>ios</tag2>
    <tag3>android</tag3>
  </topusers>
</stackoverflow>

Методы Python

import xml.etree.ElementTree as et
import pandas as pd
from io import StringIO
from lxml import etree as lxet

def read_xml_iterfind():
    tree = et.parse('Input.xml')

    data = []
    inner = {}
    for el in tree.iterfind('./*'):
        for i in el.iterfind('*'):
            inner[i.tag] = i.text
        data.append(inner)
        inner = {}

    df = pd.DataFrame(data)

def read_xml_iterparse():
    data = []
    inner = {}
    i = 1
    for (ev, el) in et.iterparse(path):
        if i <= 2:
           first_tag = el.tag

        if el.tag == first_tag and len(inner) != 0:
            data.append(inner)            
            inner = {}

        if el.text is not None and len(el.text.strip()) > 0:
            inner[el.tag] = el.text
    i += 1

    df = pd.DataFrame(data)    

def read_xml_lxml_xpath():     
    tree = lxet.parse('Input.xml')

    data = []
    inner = {}
    for el in tree.xpath('/*/*'):
        for i in el:
            inner[i.tag] = i.text
        data.append(inner)
        inner = {}

    df = pd.DataFrame(data)

def read_xml_lxml_xsl():     
    xml = lxet.parse('Input.xml')

    xslstr = '''
    <xsl:transform xmlns:xsl="http://www.w3.org/1999/XSL/Transform" version="1.0">
        <xsl:output version="1.0" encoding="UTF-8" indent="yes"  method="text"/>
        <xsl:strip-space elements="*"/>

        <!-- HEADERS -->
        <xsl:template match = "/*">
            <xsl:for-each select="*[1]/*">
              <xsl:value-of select="local-name()" />
                <xsl:choose>
                   <xsl:when test="position() != last()">
                      <xsl:text>,</xsl:text>
                   </xsl:when>
                   <xsl:otherwise>
                      <xsl:text>&#xa;</xsl:text>
                   </xsl:otherwise>                              
                </xsl:choose>   
            </xsl:for-each>
            <xsl:apply-templates/>
        </xsl:template>

        <!-- DATA ROWS (COMMA-SEPARATED) -->
        <xsl:template match="/*/*" priority="2">    
            <xsl:for-each select="*">
              <xsl:if test="position() = 1">
                   <xsl:text>&quot;</xsl:text>
              </xsl:if>
              <xsl:value-of select="." />
                <xsl:choose>
                   <xsl:when test="position() != last()">
                      <xsl:text>&quot;,&quot;</xsl:text>
                   </xsl:when>
                   <xsl:otherwise>
                      <xsl:text>&quot;&#xa;</xsl:text>
                   </xsl:otherwise>                              
                </xsl:choose>
            </xsl:for-each>
        </xsl:template>

    </xsl:transform>
    '''
    xsl = lxet.fromstring(xslstr)

    transform = lxet.XSLT(xsl)
    newdom = transform(xml)

    df = pd.read_csv(StringIO(str(newdom)))

Сроки (с текущим XML и XML с 25-кратным увеличением дочерних элементов (т. Е. 900 пользовательских записей StackOverflow)

# SHORTER FILE
python -mtimeit -s'import readxml_test_runs as test' 'test.read_xml_iterfind()'
100 loops, best of 3: 3.87 msec per loop

python -mtimeit -s'import readxml_test_runs as test' 'test.read_xml_iterparse()'
100 loops, best of 3: 5.5 msec per loop

python -mtimeit -s'import readxml_test_runs as test' 'test.read_xml_lxml_xpath()'
100 loops, best of 3: 3.86 msec per loop

python -mtimeit -s'import readxml_test_runs as test' 'test.read_xml_lxml_xsl()'
100 loops, best of 3: 5.68 msec per loop

# LARGER FILE
python -mtimeit -n'100' -s'import readxml_test_runs as test' 'test.read_xml_iterfind()'
100 loops, best of 3: 36 msec per loop

python -mtimeit -n'100' -s'import readxml_test_runs as test' 'test.read_xml_iterparse()'
100 loops, best of 3: 78.9 msec per loop

python -mtimeit -n'100' -s'import readxml_test_runs as test' 'test.read_xml_lxml_xpath()'
100 loops, best of 3: 32.7 msec per loop

python -mtimeit -n'100' -s'import readxml_test_runs as test' 'test.read_xml_lxml_xsl()'
100 loops, best of 3: 51.4 msec per loop

python xml pandas xslt xpath Парфе
источник

Насколько я знаю, это тоже обсуждается на pandas github. Может быть, там вопрос открыть?

westr 02

ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ. Как вы объясните более медленную работу iterparse, которую часто рекомендуют для больших файлов, поскольку файл анализируется итеративно? Отчасти это связано с проверкой логики if?

Я бы предположил, что большее количество кода Python сделает его медленнее, поскольку код Python оценивается каждый раз. Вы пробовали JIT-компилятор, например pypy?

Если я удалю iи использую first_tagтолько, это будет немного быстрее, так что да, отчасти это связано с проверкой логики if:

def read_xml_iterparse2(path):
    data = []
    inner = {}
    first_tag = None
    for (ev, el) in et.iterparse(path):
        if not first_tag:
           first_tag = el.tag

        if el.tag == first_tag and len(inner) != 0:
            data.append(inner)            
            inner = {}

        if el.text is not None and len(el.text.strip()) > 0:
            inner[el.tag] = el.text

    df = pd.DataFrame(data)    

%timeit read_xml_iterparse(path)
# 10 loops, best of 5: 33 ms per loop
%timeit read_xml_iterparse2(path)
# 10 loops, best of 5: 23 ms per loop

Я не был уверен, что понял цель последней ifпроверки, но я также не уверен, почему вы хотели бы потерять элементы, содержащие только пробелы. Удаление последнего ifпоследовательно сокращает немного времени:

def read_xml_iterparse3(path):
    data = []
    inner = {}
    first_tag = None
    for (ev, el) in et.iterparse(path):
        if not first_tag:
           first_tag = el.tag

        if el.tag == first_tag and len(inner) != 0:
            data.append(inner)            
            inner = {}

        inner[el.tag] = el.text

    df = pd.DataFrame(data)    

%timeit read_xml_iterparse(path)
# 10 loops, best of 5: 34.4 ms per loop
%timeit read_xml_iterparse2(path)
# 10 loops, best of 5: 24.5 ms per loop
%timeit read_xml_iterparse3(path)
# 10 loops, best of 5: 20.9 ms per loop

Теперь, с этими улучшениями производительности или без них, ваша версия iterparse, похоже, создает очень большой фрейм данных. Вот вроде бы рабочая, быстрая версия:

def read_xml_iterparse5(path):
    data = []
    inner = {}
    for (ev, el) in et.iterparse(path):
        # /ending parents trigger a new row, and in our case .text is \n followed by spaces.  it would be more reliable to pass 'topusers' to our read_xml_iterparse5 as the .tag to check
        if el.text and el.text[0] == '\n':
            # ignore /stackoverflow
            if inner:
                data.append(inner)
                inner = {}
        else:
            inner[el.tag] = el.text

    return pd.DataFrame(data)    

print(read_xml_iterfind(path).shape)
# (900, 8)
print(read_xml_iterparse(path).shape)
# (7050, 8)
print(read_xml_lxml_xpath(path).shape)
# (900, 8)
print(read_xml_lxml_xsl(path).shape)
# (900, 8)
print(read_xml_iterparse5(path).shape)
# (900, 8)
%timeit read_xml_iterparse5(path)
# 10 loops, best of 5: 20.6 ms per loop

ПАМЯТЬ: Коррелирует ли память ЦП с таймингом вызовов ввода-вывода? XSLT и XPath 1.0, как правило, плохо масштабируются с большими XML-документами, поскольку для анализа весь файл должен быть прочитан в памяти.

Я не совсем уверен, что вы имеете в виду под «вызовами ввода-вывода», но если ваш документ достаточно мал, чтобы поместиться в кеш, тогда все будет намного быстрее, так как он не вытеснит многие другие элементы из кеша.

СТРАТЕГИЯ. Является ли список словарей оптимальной стратегией для вызова Dataframe ()? Посмотрите эти интересные ответы: версия генератора и пользовательская версия iterwalk. Оба списка upcast для dataframe.

Списки используют меньше памяти, поэтому в зависимости от того, сколько столбцов у вас есть, это может иметь заметное значение. Конечно, тогда для этого требуется, чтобы ваши XML-теги были в согласованном порядке, как это и выглядит. DataFrame()Вызов также необходимо будет делать меньше работы, так как она не имеет для поиска ключей в Словаре по каждой строке, чтобы выяснить , какой столбец , если для какого значения.

Jayen
источник

Спасибо за ваш ответ. Однако ваш ответ кажется общим для Python, а не для конкретных методов XML, предлагаемых для Pandas. Может быть, конкретный пример кодирования может лучше проиллюстрировать идею JIT или Cython с использованием воспроизводимого выше примера?

Парфе

Может я не понял твоих вопросов? Если что-то применимо ко всему коду Python, то это относится и к вашему коду Python. Если вы ищете примеры кода, это неясно из вашего вопроса.

Jayen

Стратегии тестирования метода pandas read_xml ()

Ответы: