Strategie testowania metody Pandy read_xml ()

Obecnie narzędzia pandas I / O nie obsługują read_xml()metody ani jej odpowiednika to_xml(). Jednak read_jsonudowadnia , że struktury drzewiaste można zaimplementować do importu ramek danych i read_htmlformatów znaczników.

Jeśli zespół pandy bierze pod uwagę taką read_xmlmetodę przyszłych wersji Pandy, co realizacja będą realizować: parsowania z wbudowanymi xml.etree.ElementTreez jego iterfind()lub iterparse()funkcji lub modułu trzecich, lxmlz XPath 1.0 i XSLT 1.0 metodami?

Poniżej znajdują się moje przebiegi testowe dla czterech typów metod na prostym, płaskim, skoncentrowanym na elementach wejściu XML. Wszystkie są skonfigurowane do uogólnionego analizowania dla dowolnego elementu potomnego root drugiego poziomu, a każda metoda powinna dawać dokładnie tę samą ramkę danych pandy. Wszystkie oprócz ostatnich wywołań pd.Dataframe()na liście słowników. Metoda XSLT przekształca XML do pliku CSV do lanego StringIO()w pd.read_csv().

Pytanie (wieloczęściowe)

• WYDAJNOŚĆ: Jak wyjaśnić wolniejsze, iterparseczęsto zalecane dla większych plików, ponieważ plik jest iteracyjnie analizowany? Czy częściowo wynika to z ifkontroli logiki?

• PAMIĘĆ: Czy pamięć procesora koreluje z taktowaniem wywołań we / wy? XSLT i XPath 1.0 zwykle nie skalują się dobrze z większymi dokumentami XML, ponieważ cały plik musi zostać odczytany z pamięci, aby mógł zostać przeanalizowany.

• STRATEGIA: Czy lista słowników jest optymalną strategią Dataframe()dzwonienia? Zobacz te interesujące odpowiedzi: wersja generatora i wersja zdefiniowana przez użytkownika iterwalk . Obie listy upcast do dataframe.

Dane wejściowe (aktualni najlepsi użytkownicy Stack Overflow według roku, w którym uwzględnieni są nasi przyjaciele z pandy)

<?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>

Metody Pythona

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)))

Czasy (z aktualnym kodem XML i XML z 25- krotnymi wartościami podrzędnymi (tj. 900 rekordów użytkowników 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

WYDAJNOŚĆ: Jak wytłumaczyć wolniejszą iterację często zalecaną dla większych plików, gdy plik jest analizowany iteracyjnie? Czy częściowo wynika to z kontroli logiki if?

Zakładałbym, że więcej kodu w Pythonie spowalniałoby go, ponieważ kod Pythona jest oceniany za każdym razem. Czy próbowałeś kompilatora JIT, takiego jak pypy?

Jeśli usunę ii użyję first_tagtylko, wydaje się, że jest trochę szybszy, więc tak, częściowo jest to spowodowane sprawdzaniem logiki 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

Nie byłem pewien, czy zrozumiałem cel ostatniego ifsprawdzenia, ale nie jestem też pewien, dlaczego chcesz stracić elementy zawierające tylko białe spacje. Usunięcie ostatniego ifkonsekwentnie skraca trochę czasu:

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

Teraz, z lub bez tych ulepszeń wydajności, twoja iterparowana wersja wydaje się generować bardzo dużą ramkę danych. Oto działająca, szybka wersja:

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

PAMIĘĆ: Czy pamięć procesora koreluje z taktowaniem wywołań we / wy? XSLT i XPath 1.0 zwykle nie skalują się dobrze z większymi dokumentami XML, ponieważ cały plik musi zostać odczytany z pamięci, aby mógł zostać przeanalizowany.

Nie jestem do końca pewien, co rozumiesz przez „wywołania we / wy”, ale jeśli dokument jest wystarczająco mały, aby zmieścić się w pamięci podręcznej, wszystko będzie znacznie szybsze, ponieważ nie spowoduje usunięcia wielu innych elementów z pamięci podręcznej.

STRATEGIA: Czy lista słowników jest optymalną strategią dla wywołania Dataframe ()? Zobacz te interesujące odpowiedzi: wersja generatora i wersja zdefiniowana przez użytkownika iterwalk. Obie listy upcast do dataframe.

Listy zajmują mniej pamięci, więc w zależności od liczby posiadanych kolumn może to spowodować zauważalną różnicę. Oczywiście wymaga to wtedy, aby tagi XML były w spójnej kolejności, w którą faktycznie się wydają. DataFrame()Rozmowa będzie również trzeba zrobić mniej pracy, gdyż nie mają do wyszukiwania kluczy w dict w każdym rzędzie, aby dowiedzieć się, co jeśli kolumna do jakiej wartości.