Pandas 写时复制实现指南

简介

本实验提供了一份循序渐进的指南，用于理解和实现Python Pandas中的写时复制（Copy-On-Write，CoW）概念。CoW是一种优化策略，通过尽可能延迟复制来提高性能和内存使用率。它还有助于避免意外修改多个对象。

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启用写时复制

首先，让我们在pandas中启用CoW。这可以通过使用pandas中的copy_on_write配置选项来完成。以下是两种可以全局启用CoW的方法。

## 导入pandas和numpy库
import pandas as pd

## 使用set_option启用CoW
pd.set_option("mode.copy_on_write", True)

## 或者直接赋值
pd.options.mode.copy_on_write = True

理解使用DataFrame的写时复制

现在，让我们创建一个DataFrame，看看写时复制如何影响数据修改。

## 创建一个DataFrame
df = pd.DataFrame({"foo": [1, 2, 3], "bar": [4, 5, 6]})

## 创建DataFrame的一个子集
subset = df["foo"]

## 修改子集
subset.iloc[0] = 100

## 打印原始DataFrame
print(df)

使用DataFrame实现写时复制

现在，让我们看看在修改DataFrame时如何实现写时复制。

## 启用写时复制
pd.options.mode.copy_on_write = True

## 创建DataFrame的一个子集
subset = df["foo"]

## 修改子集
subset.iloc[0] = 100

## 打印原始DataFrame
print(df)

理解写时复制下的链式赋值

现在，让我们来理解链式赋值在写时复制中的工作方式。

## 创建一个DataFrame
df = pd.DataFrame({"foo": [1, 2, 3], "bar": [4, 5, 6]})

## 应用链式赋值，这将违反写时复制原则
df["foo"][df["bar"] > 5] = 100

## 打印DataFrame
print(df)

使用写时复制实现链式赋值

最后，让我们看看如何使用loc方法在写时复制的情况下实现链式赋值。

## 创建一个DataFrame
df = pd.DataFrame({"foo": [1, 2, 3], "bar": [4, 5, 6]})

## 使用'loc'在写时复制的情况下应用链式赋值
df.loc[df["bar"] > 5, "foo"] = 100

## 打印DataFrame
print(df)

总结

在本实验中，你学习了写时复制（Copy-On-Write，简称CoW）的概念以及如何在Python的Pandas中实现它。你还理解了CoW如何影响数据修改以及它在链式赋值中的工作方式。通过使用CoW，你可以优化代码以获得更好的性能和内存使用效率。