Data.table и dataframe в r: три ключевых отличия

На языке программирования R data.frame является частью базы данных R.

Любой data.frame можно преобразовать в data.table с помощью функции setDF пакета data.table .

Data.table предлагает следующие преимущества перед data.frame в R:

1. Вы можете использовать функцию fread из пакета data.table для чтения файла в data.table намного быстрее, чем базовые функции R, такие как read.csv , которые считывают файлы в data.frame.

2. Вы можете выполнять операции (например, группировку и агрегацию) над таблицей данных гораздо быстрее, чем над фреймом данных.

3. При печати data.frame на консоль R попытается напечатать каждую строку в data.frame. Однако таблица data.table будет отображать только первые 100 строк, что может предотвратить зависание или сбой вашего сеанса, если вы работаете с большим набором данных.

Следующие примеры иллюстрируют эти различия между data.frames и data.tables на практике.

Отличие №1: более быстрый импорт с помощью fread

Следующий код показывает, как импортировать фрейм данных из 10 000 строк и 100 столбцов с помощью функции fread из пакета data.table и функции read.csv из базы данных R:

 library (microbenchmark)
library (data.table)

#make this example reproducible
set. seeds (1)

#create data frame with 10,000 rows and 100 columns
df <- as. data . frame (matrix(runif(10^4 * 100), nrow = 10^4))

#export CSV to current working directory
write.write. csv (df, " test.csv ", quote = FALSE )

#import CSV file using fread and read.csv and time how long it takes
results <- microbenchmark(
  read.csv = read. csv (" test.csv ", header = TRUE , stringsAsFactors = FALSE ),
  fread = fread(" test.csv ", sep = ",", stringsAsFactors = FALSE ),
  times = 10)

#view results
results

Unit: milliseconds
     expr min lq mean median uq max neval cld
 read.csv 817.1867 892.8748 1026.7071 899.5755 926.9120 1964.0540 10 b
    fread 113.5889 116.2735 136.4079 124.3816 136.0534 211.7484 10 a

Из результатов мы видим, что fread импортирует этот CSV-файл примерно в 10 раз быстрее, чем функция read.csv .

Обратите внимание, что эта разница будет еще больше для больших наборов данных.

Отличие №2: более быстрая обработка данных с помощью data.table.

В общем, data.table также может выполнять любую задачу по манипулированию данными намного быстрее, чем data.frame .

Например, следующий код показывает, как вычислить среднее значение переменной, сгруппированной по другой переменной как в data.table, так и в data.frame:

 library (microbenchmark)
library (data.table)

#make this example reproducible
set.seed(1)

#create data frame with 10,000 rows and 100 columns
d_frame <- data. frame (team=rep(c(' A ', ' B '), each=5000),
                      points=c(rnorm(10000, mean=20, sd=3)))

#create data.table from data.frame
d_table <- setDT(d_frame)

#calculate mean of points grouped by team in data.frame and data.table
results <- microbenchmark(
  mean_d_frame = aggregate(d_frame$points, list(d_frame$team), FUN=mean),
  mean_d_table = d_table[ ,list(mean=mean(points)), by=team],
  times = 10)

#view results
results

Unit: milliseconds
         expr min lq mean median uq max neval cld
 mean_d_frame 2.9045 3.0077 3.11683 3.1074 3.1654 3.4824 10 b
 mean_d_table 1.0539 1.1140 1.52002 1.2075 1.2786 3.6084 10 a

Из результатов мы видим, что data.table работает примерно в три раза быстрее, чем data.frame .

Для больших наборов данных эта разница будет еще больше.

Отличие №3: с помощью data.table печатается меньше строк.

При печати data.frame на консоль R попытается напечатать каждую строку в data.frame.

Однако таблица data.table будет отображать только первые 100 строк, что может предотвратить зависание или сбой вашего сеанса, если вы работаете с большим набором данных.

Например, в следующем коде мы создаем как фрейм данных, так и таблицу данных из 200 строк.

При печати data.frame R попытается напечатать каждую строку, а при печати data.table отобразятся только первые пять строк и последние пять строк:

 library (data.table)

#make this example reproducible
set. seeds (1)

#create data frame
d_frame <- data. frame (x=rnorm(200),
                      y=rnorm(200),
                      z=rnorm(200))
#view data frame
d_frame

               X Y Z
1 -0.055303118 1.54858564 -2.065337e-02
2 0.354143920 0.36706204 -3.743962e-01
3 -0.999823809 -1.57842544 4.392027e-01
4 2.586214840 0.17383147 -2.081125e+00
5 -1.917692199 -2.11487401 4.073522e-01
6 0.039614766 2.21644236 1.869164e+00
7 -1.942259548 0.81566443 4.740712e-01
8 -0.424913746 1.01081030 4.996065e-01
9 -1.753210825 -0.98893038 -6.290307e-01
10 0.232382655 -1.25229873 -1.324883e+00
11 0.027278832 0.44209325 -3.221920e-01
...
#create data table
d_table <- setDT(d_frame)

#view data table
d_table

               X Y Z
  1: -0.05530312 1.54858564 -0.02065337
  2: 0.35414392 0.36706204 -0.37439617
  3: -0.99982381 -1.57842544 0.43920275
  4: 2.58621484 0.17383147 -2.08112491
  5: -1.91769220 -2.11487401 0.40735218
 ---                                    
196: -0.06196178 1.08164065 0.58609090
197: 0.34160667 -0.01886703 1.61296255
198: -0.38361957 -0.03890329 0.71377217
199: -0.80719743 -0.89674205 -0.49615702
200: -0.26502679 -0.15887435 -1.73781026

Это преимущество data.table перед data.frame , особенно при работе с большими наборами данных, которые вы не хотите случайно вывести на консоль.

Дополнительные ресурсы

В следующих руководствах объясняется, как выполнять другие распространенные задачи в R:

Как добавить строки во фрейм данных в R
Как сохранить определенные столбцы в R
Как выбрать только числовые столбцы в R