何时使用 DataFrame.eval() 与 pandas.eval() 或 Python eval()

Question

我有几十个条件（例如，foo > bar）需要在 DataFrame 的约 1 MM 行上进行评估，最简洁的编写方法是将这些条件存储为字符串列表并创建一个DataFrame 的布尔结果（每条记录一行 x 每个条件一列）。 （用户输入没有被评估。）

在寻求过早优化的过程中，我正在尝试确定是否应该在 DataFrame 中编写这些评估条件（例如，df.eval("foo > bar") 或者像 eval("df.foo > df.bar") 一样将其留给 Python

根据documentation on enhancing eval performance：

不应将 eval() 用于简单表达式或表达式 涉及小型 DataFrame。事实上，eval() 是许多命令 对于较小的表达式/对象，幅度比普通 ol' 慢 Python。一个好的经验法则是只在你有 超过 10,000 行的 DataFrame。

能够使用df.eval("foo > bar") 语法会很好，因为我的列表会更易读，但我找不到评估速度不慢的情况。该文档显示了 pandas.eval() 比 python eval() 快（符合我的经验）但没有 DataFrame.eval() （被列为“实验”）的示例。

例如，DataFrame.eval() 在大型 DataFrame 上的非简单表达式中仍然是一个明显的失败者：

import pandas as pd
import numpy as np
import numexpr
import timeit

someDf = pd.DataFrame({'a':np.random.uniform(size=int(1e6)), 'b':np.random.uniform(size=int(1e6))})

%timeit -n100 someDf.eval("a**b - a*b > b**a - b/a") # DataFrame.eval() on notional expression
%timeit -n100 eval("someDf['a']**someDf['b'] - someDf['a']*someDf['b'] > someDf['b']**someDf['a'] - someDf['b']/someDf['a']")
%timeit -n100 pd.eval("someDf.a**someDf.b - someDf.a*someDf.b > someDf.b**someDf.a - someDf.b/someDf.a")

100 loops, best of 3: 29.9 ms per loop
100 loops, best of 3: 18.7 ms per loop
100 loops, best of 3: 15.4 ms per loop

那么DataFrame.eval() 的好处仅仅是简化了输入，还是我们可以确定使用这种方法实际上更快的情况？

对于何时使用哪个eval()，还有其他指导吗？ （我知道pandas.eval() 不支持完整的操作集。）

pd.show_versions()

INSTALLED VERSIONS
------------------
commit: None
python: 3.5.1.final.0
python-bits: 64
OS: Windows
OS-release: 7
machine: AMD64
processor: Intel64 Family 6 Model 63 Stepping 2, GenuineIntel
byteorder: little
LC_ALL: None
LANG: en_US

pandas: 0.18.0
nose: 1.3.7
pip: 8.1.2
setuptools: 20.3
Cython: 0.23.4
numpy: 1.10.4
scipy: 0.17.0
statsmodels: None
xarray: None
IPython: 4.1.2
sphinx: 1.3.1
patsy: 0.4.0
dateutil: 2.5.3
pytz: 2016.2
blosc: None
bottleneck: 1.0.0
tables: 3.2.2
numexpr: 2.5
matplotlib: 1.5.1
openpyxl: 2.3.2
xlrd: 0.9.4
xlwt: 1.0.0
xlsxwriter: 0.8.4
lxml: 3.6.0
bs4: 4.4.1
html5lib: None
httplib2: None
apiclient: None
sqlalchemy: 1.0.12
pymysql: None
psycopg2: None
jinja2: 2.8
boto: 2.39.0

Answer 1

DataFrame.eval() 的好处仅仅是简化了输入，还是我们可以确定使用这种方法实际上更快的情况？

DataFrame.eval() 的 source code 表明它实际上只是创建要传递给 pd.eval() 的参数：

def eval(self, expr, inplace=None, **kwargs):

    inplace = validate_bool_kwarg(inplace, 'inplace')
    resolvers = kwargs.pop('resolvers', None)
    kwargs['level'] = kwargs.pop('level', 0) + 1
    if resolvers is None:
        index_resolvers = self._get_index_resolvers()
        resolvers = dict(self.iteritems()), index_resolvers
    if 'target' not in kwargs:
        kwargs['target'] = self
    kwargs['resolvers'] = kwargs.get('resolvers', ()) + tuple(resolvers)
    return _eval(expr, inplace=inplace, **kwargs)

其中 _eval() 只是在模块开头导入的 pd.eval() 的别名：

from pandas.core.computation.eval import eval as _eval

所以你可以用df.eval() 做的任何事情，你可以用pd.eval() + 一些额外的行来设置。按照目前的情况，df.eval() 绝对不会比pd.eval() 快。但这并不意味着df.eval() 不会和pd.eval() 一样好，但写起来更方便。

然而，在玩弄了%prun 魔术之后，df.eval() 对df._get_index_resolvers() 的调用似乎为df.eval() 方法增加了相当多的时间。最终，_get_index_resolvers() 最终调用了numpy.ndarray 的.copy() 方法，这最终会减慢速度。同时，pd.eval() 确实在某些时候调用了numpy.ndarray.copy()，但它需要的时间可以忽略不计（至少在我的机器上）。

长话短说，df.eval() 似乎比 pd.eval() 慢，因为在底层它只是 pd.eval() 有额外的步骤，而这些步骤并不简单。