Python Pandas PK esProc SPL，谁才是数据预处理王者？

做数据分析和人工智能运算前常常需要大量的数据准备工作，也就是把各种数据源以及各种规格的数据整理成统一的格式。因为情况非常复杂多样，很难有某种可视化工具来完成此项工作，常常需要编程才能实现。

业界有很多免费的脚本语言都适合进行数据准备工作，其中Python Pandas具有多种数据源接口和丰富的计算函数，受到众多用户的喜爱；esProc SPL作为一门较新的数据计算语言，在语法灵活性和计算能力方面也很有特色，下面对两者进行多方面的比较。本文重点比较数据的解析、清洗、计算、输出等日常任务，不涉及人工智能等后续应用或高性能计算等特殊场景。

语言特征

编程范式

Python是通用开发语言，支持多范式编程，包括完整的面向对象和面向函数，但因为大量Python用户不是专业的应用程序员，很少用到这两种现代复杂的编程范式，最常用的反而是古老简单的面向过程编程范式。

SPL专用于结构化数据计算，也支持常见的三种范式。SPL对面向对象的概念进行了大幅简化，有对象的概念，可以用点号访问属性并进行多步骤计算，但没有继承重载这些内容。SPL对函数式编程也进行了简化，其Lambda表达式甚至比SQL更加简单易用，适合非专业应用程序员。

语言整体性

Pandas不是Python的原生类库，而是基于numpy开发的第三方类库（numpy本身也是第三方类库）,没有参与Python的统一设计，也无法获得Python的底层支持，导致语言的整体性不佳，基础数据类型尤其是结构化数据对象（DataFrame）的专业性不强，影响编码效率和计算效率。

SPL是原生类库，可以自底向上设计统一的语法、函数、参数、接口，以及基础数据类型尤其是结构化数据对象（序表），语言的整体性更好。

运行模式

Python是用C开发的解释型语言，SPL是用Java开发的解释型语言，两者都可以自动推断数据类型，并据此提供了灵活方便的语法。解释型语言的性能一般不如编译型，但SPL内置大量时间复杂度更低的基础运算，结构化计算的性能经常能超过编译型语言。Pandas由于语言整体性较差，其性能不如Python原生类库。

IDE

Python和SPL都有图形化的IDE，包括完整的调试功能，便利的结构化数据对象观察功能，直观的代码块/作用域缩进功能。Python采用空格/tab缩进，SPL采用类Excel的表格式缩进。

学习难度

Pandas资料丰富，入门的学习难度较低。但如果要深入开发，就必须学习完整的面向对象编程和函数式编程，难度陡然提高。

SPL刻意简化了对象的概念和函数式编程的接口，无论入门学习还是深入开发，难度都不高。但涉及到高性能计算时需要学习较多特有的算法，难度也会提高。

代码量

Pandas库函数丰富，实现简单的数据准备任务时只需单独使用自己库函数，代码量较低。但如果想实现较复杂的数据准备任务，就要大量使用Python原生类库和第三方类库，由于Pandas的语言整体性不佳，难度会陡然增加，代码量也水涨船高。

SPL库函数丰富，语言整体性好，无论简单任务还是复杂任务，代码量都不多。

数据源

数据源种类

Pandas支持多种数据源，包括：

• 文本数据文件，包括TAB分隔的txt、逗号分隔的csv，也可自定义其它分隔符。
• 固定宽度文件fwf，
• 各类关系型数据库，
• Excel，
• Json，
• XML，
• Restful、WebService，
• html抓取，
• sas，
• spss，
• stata，
• 列存格式Parquet，
• 列存格式ORC，
• Google BigQuery，
• 科学数据HDF，
• 数据框feather，
• 剪贴板里的结构化数据，
• 私有格式pickle。

SPL支持的数据源也很多，包括：

• 文本数据文件，包括TAB分隔的txt、逗号分隔的csv，也可自定义其它分隔符，
• 固定宽度文件fwf，
• 各类关系型数据库，
• Excel，
• Json，
• XML，
• Restful、WebService，
• html抓取，
• HBase，
• HDFS，
• Hive，
• Spark，
• Elasticsearch，
• MongoDB，
• Kafka，
• R2dbc，
• FTP，
• Cassandra，
• DynamoDB，
• influxDB，
• Redis，
• SAP，
• 剪贴板里的结构化数据，
• 私有格式btx、ctx。

读写数据库

用SQL查询数据库，用csv文件更新数据库。Pandas：

conn = create_engine('mysql+pymysql://root:password@localhost:3306/testdb')
df_read = pd.read_sql_query('select * from product', conn)
data = pd.read_csv("d:/Orders.csv")
data.to_sql('testdf', conn, index=False)
conn.dispose()

  

 

  
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简单读写数据库时，Pandas代码足够优雅。

SPL：

SPL代码也很简单，整体逻辑与Pandas类似。区别在于,SPL可以把数据源信息写在配置文件里，代码里只要简单引用数据源名，具体来说，A1可以写成：connect(“myDB”)

读写文本文件

规则文本：读取csv文件，简单计算后写入新csv。Pandas：

data = pd.read_csv("d:/Orders.csv")
data['OrderDate']=pd.to_datetime(data['OrderDate'])
result=data.groupby(data['OrderDate'].dt.year).agg({'Amount':[len,np.sum]})
result.to_csv("d:/resultP.csv")

  

 

  
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Pandas代码很简洁，但仍有不足之处，一是不能自动解析日期时间类型；二是计算代码里大中小括号都有，既有表达式又有字符串，有明显的可优化之处，语言整体性不佳。

SPL实现相同的功能：

SPL代码也很简洁，且可自动解析日期时间类型，可以只用一种括号，可以只用表达式，语言整体性极佳。

不规则的文本：每三行对应一条记录，其中第二行含三个字段（集合的成员也是集合），将该文件整理成规范的结构化数据对象。Pandas:

data = pd.read_csv("d:/threeLines.txt",header=None)
pos_seq=[i//3 for i in range(len(data))]
def runSplit(x):
    f123=x.iloc[1,0].split("\t")
    f=[x.iloc[0,0],f123[0],f123[1],f123[2],x.iloc[2,0]]
    return pd.DataFrame([f], columns=['OrderID','Client','SellerId','Amount','OrderDate'])
df=data.groupby(pos_seq).apply(runSplit)
df.reset_index(drop=True, inplace=True)			#drop the Second Index

  

 

  
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上述解析过程大体分三步：先将文本读为单字段的DataFrame；再进行有序分组，即每三行分一组；最后循环每一组，将组内数据拼成单记录的DataFrame，循环结束时合并各条记录，形成新的DataFrame。
遇到不规则的文本时，Pandas代码明显变复杂了，体现在以下几处。制造形如[0,0,0,1,1,1,2,2,2…]的分组依据时，需要用较复杂的for循环语句，先定义循环计数i，再用i整除并取商。用apply循环各组数据时，需要定义一个处理组内数据的函数，这个函数超出了一句，因此不能用Lambda表达式来简化定义过程（连Java等编译型语言都没有这种限制）。取DataFrame data的成员时，只能用函数iloc（或loc），而取list f123的成员时，可以直接用下标，两者都是集合，但用法大相径庭，只因为DataFrame不是原生类库，语言整体性较差，无法像原生类库那样享受简洁的语法规则。DataFrame本身有索引，apply拼合多个DataFrame时，会加上第二层索引，需要手工去掉一层。

SPL：

SPL的解析逻辑和Pandas一样，但代码简单多了。制造分组依据时，不用复杂的for循环语句，而是用更简单的group(…)循环函数，且无需定义循环计数，#就是默认的循环计数（~是默认的循环变量）。用new循环各组数据时，也要定义一个处理函数，但SPL支持强大且简洁的Lambda表达式，可以把多句代码直接写在new里，不必像Python那样手工定义完整的函数结构。从SPL的任何集合类型（包括序表）取成员时，都可以直接用下标，语法简洁一致。new函数最后也要拼合多条记录，但不会生成无用的新索引。SPL代码更简洁，底层原因是原生类库的语言整体性更强。

多层数据

简单查询：Json文件的上层为销售员，下层为订单，查询出符合条件的所有订单。Pandas:

JsonStr=open('D:/data.json','r').read()
JsonObj=json.loads(JsonStr)
df=pd.json_normalize(JsonObj,['Orders'])
df['OrderDate']=pd.to_datetime(df['OrderDate']) 
result=df.query('Amount>1000 and Amount<2000 and contains("business")')

  

 

  
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Pandas代码比较简单。要注意的是，dict、list等Python基本数据支持泛型，且与Json的object、array类型天然对应，适合表示多层Json（但不适合表达二维数据）。相反，DataFrame适合表达二维数据，但同一列的数据类型不可变，不是真正的泛型，无法表达一般的多层Json。DataFrame不擅长表达多层Json，需要用json_normalize函数将多层Json转为二维DataFrame，才能进行后续计算，这说明Pandas的语言整体性不够好。

SPL：

序表不仅支持二维数据，也支持多层数据。序表支持真正的泛型，与Json的object、array类型天然对应，适合表示多层数据。多层数据是二维数据的一般形式，序表同样擅长表达二维数据，不需要额外的标准化动作，直接就能计算。

访问层次节点：对Json分组汇总，分组字段既有上层字段，也有下层字段。Pandas：

JsonStr=open('D:/data.json','r').read()
JsonObj=json.loads(JsonStr)
df=json_normalize(JsonObj,record_path=['Orders'],meta=['Name','Gender','Dept'])
result=df.groupby(['Dept','Client']).agg({'Amount':['count','sum']}).reset_index()
result.columns = ['Dept','Clt','cnt','sum']

  

 

  
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Pandas DataFrame无法表达多层Json，也就不支持按树形的层次关系直观地访问数据，只能用normalize把多层数据转为二维数据，再访问扁平的二维数据。

SPL：

SPL序表可以表达多层Json，支持多层数据的计算，比Pandas简洁优雅。多层数据计算的特征之一，是提供方便的语法用来表达树形的层级关系，比如上面代码中的点号"Orders.Client"，可以自由引用任意节点的数据。当层级较多结构复杂时，这种引用方式可以明显提升表达效率。

同理可知，Pandas和SPL虽然都可以计算XML，但DataFrame不支持多层XML，必须转为二维结构，表达能力不强；SPL序表可以表达并计算多层XML，代码更加优雅。

与Json的normalize函数不同，Pandas没有为XML提供方便的标准化函数，官方推荐用XML计算语言把多层XML计算为二维XML，常用的XML计算语言有XSLT和XPath。为了计算XML，还得学习第三方语言，学习成本过高，这里就不举例了。

SPL整体性极佳，可以用与Json类似的代码解析XML，与Json相同的代码计算XML，学习成本很低。比如对多层XML进行分组汇总：

除了文件，Pandas和SPL也可以解析来自RESTful/WebService的多层数据，区别在于Pandas的语言整体性不佳，没有提供内置的RESTful/WebService接口，必须引入第三方类库。其中一种写法：

import requests
resp=requests.get(url="http://127.0.0.1:6868/api/emp_orders")
JsonOBJ=resp.json()

  

 

  
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SPL整体性较好，原生支持多层数据和RESTful/WebService：

=json(httpfile("http://127.0.0.1:6868/api/emp_orders").read())

  

 

  
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结构化数据对象

生成

Pandas的结构化数据对象是DataFrame，不仅可以由数据源生成，也可以直接构造，下面是常见的构造方法：

#用List构造，2个字段4条记录，行号（索引）是默认的0-3，列名是默认的0-1
df=pd.DataFrame([[1,'apple'],[2,'orange'],[3,'banana'],[4,'watermelon']])
#用Array构造
pd.DataFrame(numpy.array([[1,'apple'],[2,'orange'],[3,'banana'],[4,'watermelon']]))
#用Dict构造，列名是指定的one、two
pd.DataFrame({'one':[1,2,3,4],'two':['apple','orange','banana','watermelon']})

  

 

  
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DataFrame由多个Series（列或字段对象）组成，下级是原子数据类型或对象（指针）。Pandas没有真正的记录对象，这在某些场景下会带来方便，但也提高了理解难度，编码时缺乏直观感。使用Pandas时，经常用到Python的原生类库和第三类库numpy里的数据对象，包括Set（数学集合）、List（可重复集合）、Tuple（不可变的可重复集合）、Dict（键值对集合）、Array（数组）等，这些数据对象都是集合，容易与Series和DataFrame发生混淆，互相转化困难，对初学者造成了不少困扰。除了外部类库的集合，Series与自家的集合也容易发生混淆，比如分组后的集合DataFrameGroupBy。这些都说明Pandas的语言整体性不强，缺乏来自底层的支持。

SPL的结构化数据对象是序表，同样可以构造生成：

//先构造出结构，再用序列填入数据，行号是0-3，列名是指定的one、two
T=create(one,two).record([1,"apple",2,"orange",3,"banana",4,"watermelon"])
//先准备序列形式的数据（含列名），再构造生成
["one","two",1,"apple",2,"orange",3,"banana",4,"watermelon"].record(2)
//用序表T0的结构作为新序表的结构，再填入数据
T0.create(one,two).record([1,"apple",2,"orange",3,"banana",4,"watermelon"])

  

 

  
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序表由多个Record（记录对象）组成，下级是原子数据类型或对象（指针）。序表有真正的记录对象，大多数场景下易于理解，编码直观。Record与单记录序表虽然本质不同，但业务意义相似，容易混淆，为了减少混淆，SPL经过精心设计，使两者的外部用法保持一致，通常不必特意区分。SPL只有两种集合，序列（类似List）和序表，前者是后者的基础，后者是有结构的前者，序表分组后的集合是序列，两者关系清楚泾渭分明转化容易，学习和编码的成本都很低。可以看出来，SPL可以从底层提供语法支持，整体性较好。
访问数据

Pandas DataFrame自带行号（从0开始）、字段号（列号）、字段名（列名），可以直接通过下标或字段名方便地访问记录：

#取行号列表，index相当于行号字段名
list(df.index)
#取第1条记录
df.iloc[1]
#区间取第1-3条记录（左闭右开）
df.iloc[1:4]
#步进（偶数位置）
df.iloc[1::2]
#倒数第2条（从1开始）
df.iloc[-2]
#用记录序号和字段序号取值
df1.iloc[1,0]
#用记录序号和字段名取值
df.loc[1,'two']

  

 

  
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SPL序表自带行号（从1开始）、字段号、字段名，可以通过下标和字段名方便地访问记录，这方面SPL和Pandas区别不大，用法都很方便：

//取行号列表，#是行号的字段名
T.(#)
//取第2条记录（可简写为T(2)）
T.m(2)
//区间取第2-4条记录（左闭右闭）
T.m(2:4)
//步进（偶数位置）
T.step(2,2)
//倒数第二条（从1开始）
T.m(-2)
//用记录序号和字段序号取值
T.m(2).#1
//用记录序号和字段名取值
T.m(2).two

  

 

  
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行号（下标）的本质是高性能地址索引，除了行号，Pandas和SPL还提供了其他种类的索引，以及对应的查询函数，包括唯一值的哈希索引，有序值的二分查找索引。性能不是本文重点，且两者功能类似，这里就不多说了。

维护数据

修改指定位置的记录。Pandas:

df.loc[4,['NAME','SALARY']]=['aaa',1000]

  

 

  
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Pandas没有直接提供修改函数，而是用Series对象取出记录的部分字段，再用List去修改。Series这里表示的是记录，但通常表示列，List通常表示记录，但也可以表示列，这些规则初学者容易混淆。

SPL：

T.modify(5,"aaa":NAME,1000:SALARY)

  

 

  
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SPL直接提供了修改函数，符合初学者的常识。当然，SPL也可以取出记录再修改，两种方法各自适合不同的场景。

在指定位置插入新记录。Pandas：

record=pd.DataFrame([[100,"wang","lao","Femal","CA", pd.to_datetime("1999-01-01"), pd.to_datetime("2009-03-04"),"HR",3000]],columns=df.columns)
df = pd.concat([df.loc[:2], record,df.loc[3:]],ignore_index=True)

  

 

  
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Pandas没有真正的记录对象，也没有直接提供插入记录的方法，间接实现起来较麻烦，先构造一条单记录的DataFrame，再将原DataFrame按指定位置拆成前后两个DataFrame，最后把三个DataFrame拼起来。很多易忽略的细节也要处理好，否则无法获得理想结果，比如构造记录时要保证字段名与原DataFrame相同，拼接新DataFrame时不能保留原来的行号。

SPL：

T.insert(3,100,"wang","lao","Femal","CA",date("1999-1-1"),date("2009-3-4"),"HR",3000)

  

 

  
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SPL对记录比较重视，直接提供了插入记录的方法，代码简洁易于理解。

添加计算列。Pandas：

today = datetime.datetime.today().year
df["Age"] = today-pd.to_datetime(df["BIRTHDAY"]).dt.year
df["Fullname"]=df["NAME"]+ " " +df["SURNAME"]

  

 

  
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Pandas没有提供添加计算列的函数，虽然实现起来问题不大，但添加多个列就要处理多次，还是比较麻烦。Pandas的时间函数也不够丰富，计算年龄比较麻烦。

SPL：

T.derive(age(BIRTHDAY):Age, NAME+""+SURNAME:Fullname)

  

 

  
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SPL提供了添加计算列的函数，一次可以添加多个列，且时间函数更加丰富。

结构化数据计算

计算函数

Pandas内置丰富的库函数，支持多种结构化数据计算，包括：遍历循环apply\map\transform\itertuples\iterrows\iteritems、过滤Filter\query\where\mask、排序sort_values、唯一值unique、分组groupby、聚合agg(max\min\mean\count\median\ std\var\cor)、关联join\merge、合并append\concat、转置transpose、移动窗口rolling、shift整体移行。

Pandas没有专门的函数进行记录集合的交、并、差等运算，只能间接实现，代码比较繁琐。Pandas会为类似的计算提供多个函数，比如过滤，这些函数的主体功能互相覆盖，只是参数约定\输出类型\历史版本不同，学习时要注意区分。

SPL的计算函数也很丰富，包括：遍历循环.()、过滤select、排序sort、唯一值id、分组group、聚合max\min\avg\count\median\top\icount\iterate、关联join、合并conj、转置pivot。

SPL对记录集合的集合运算支持较好，针对来源于同一集合的子集，可使用高性能集合运算函数，包括交集isect、并集union、差集diff，对应的中缀运算符是^、&、\。对于来源不同的集合，可用merge函数搭配选项进行集合运算，包括交集@i、并集@u、差集@d。

除了集合运算，SPL还有以下独有的运算函数：分组汇总groups、外键切换switch、有序关联joinx、有序归并merge、迭代循环iterate、枚举分组enum、对齐分组align、计算序号pselect\psort\ptop\pmax\pmin。Pandas没有直接提供这些函数，需要硬编码实现。

有大量功能类似的函数时，Pandas要用不同的名字或者参数进行区分，使用不太方便。而SPL提供了非常独特的函数选项，使功能相似的函数可以共用一个函数名，只用函数选项区分差别。比如，select函数的基本功能是过滤，如果只过滤出符合条件的第1条记录，可使用选项@1：

T.select@1(Amount>1000)

  

 

  
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对有序数据用二分法进行快速过滤，使用@b：

T.select@b(Amount>1000)

  

 

  
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函数选项还可以组合搭配，比如：

Orders.select@1b(Amount>1000)

  

 

  
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结构化运算函数的参数有些很复杂，Pandas需要用选项或参数名来区分复杂的参数，这样易于记忆和理解，但代码难免冗长，也使语法结构不统一。比如左关联：

pd.merge(Orders, Employees, left_on='SellerId', right_on='EId', how='left', suffixes=['_o','_e'])

  

 

  
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SPL使用层次参数简化了复杂参数的表达，即通过分号、逗号、冒号自高而低将参数分为三层，不过这样会增加一些记忆难度。同样左关联：

join@1(Orders:o,SellerId ; Employees:e,EId)

  

 

  
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层次参数的表达能力也很强，比如join函数里的分号用于区分顶层参数序表，如果进行多表关联，只要继续加分号就可以。Pandas参数的表达能力就差多了，merge函数里表示DataFrame的选项只有left和right，因此只能进行两表关联。

Pandas和SPL都提供了足够丰富的计算函数，进行单个函数的基础计算时，区别不算大。但实际工作中的数据准备通常有一定复杂度，需要灵活运用多个函数，且配合原生的语法才能实现，这种情况下，两者的区别就比较明显了。

同期比

先按年、月分组，统计每个月的销售额，再计算每个月比去年同月份的销售额的增长率。Pandas：

sales['y']=sales['ORDERDATE'].dt.year
sales['m']=sales['ORDERDATE'].dt.month
sales_g = sales[['y','m','AMOUNT']].groupby(by=['y','m'],as_index=False)
amount_df = sales_g.sum().sort_values(['m','y'])
yoy = np.zeros(amount_df.values.shape[0])
yoy=(amount_df['AMOUNT']-amount_df['AMOUNT'].shift(1))/amount_df['AMOUNT'].shift(1)
yoy[amount_df['m'].shift(1)!=amount_df['m']]=np.nan
amount_df['yoy']=yoy

  

 

  
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分组汇总时，Pandas很难像SQL那样边计算边分组，通常要先追加计算列再分组，这导致代码变复杂。计算同期比时，Pandas用shift函数进行整体移行，从而间接达到访问“上一条记录”的目的，再加上要处理零和空值等问题，整体代码就更长了。

SPL：

分组汇总时，SPL可以像SQL那样边计算边分组，灵活的语法带来简练的代码。计算同期比时，SPL直接用[-1]表示“上一条记录”，且可自动处理数组越界和被零除等问题，整体代码较短。

除了用[x]表示相对位置，SPL还可以用[x:y]表示相对区间，比如股票的3日移动平均值：

T.derive(Amount[-2:0].avg():ma)

  

 

  
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Pandas也可以表示相对区间，但由于语言整体性不佳，无法从语法层面直接支持，所以提供了一个新函数rolling。同样计算股票的3日移动平均值：

df['ma']=df['Close'].rolling(3, min_periods=1).mean()

  

 

  
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贷款分期

根据多项贷款的基本信息（金额、期数、利息），计算每项贷款每一期的还款明细（当期还款额、当期利息、当期本金、剩余本金）。Pandas：

loan_data = ......			#省略loan_data的取数过程
loan_data['mrate'] = loan_data['Rate']/(100*12)
loan_data['mpayment'] = loan_data['LoanAmt']*loan_data['mrate']*np.power(1+loan_data['mrate'],loan_data['Term']) \ /(np.power(1+loan_data['mrate'],loan_data['Term'])-1)
loan_term_list = []
for i in range(len(loan_data)):
    loanid = np.tile(loan_data.loc[i]['LoanID'],loan_data.loc[i]['Term'])
    loanamt = np.tile(loan_data.loc[i]['LoanAmt'],loan_data.loc[i]['Term'])
    term = np.tile(loan_data.loc[i]['Term'],loan_data.loc[i]['Term'])
    rate = np.tile(loan_data.loc[i]['Rate'],loan_data.loc[i]['Term'])
    payment = np.tile(np.array(loan_data.loc[i]['mpayment']),loan_data.loc[i]['Term'])
    interest = np.zeros(len(loanamt))
    principal = np.zeros(len(loanamt))
    principalbalance  = np.zeros(len(loanamt))
    loan_amt = loanamt[0]
    for j in range(len(loanamt)):
        interest[j] = loan_amt*loan_data.loc[i]['mrate']
        principal[j] = payment[j] - interest[j]
        principalbalance[j] = loan_amt - principal[j]
        loan_amt = principalbalance[j]
    loan_data_df = pd.DataFrame(np.transpose(np.array([loanid,loanamt,term,rate,payment,interest,principal,principalbalance])),columns = ['loanid','loanamt','term','rate','payment','interest','principal','principalbalance'])
loan_term_list.append(loan_data_df)
loan_term_pay = pd.concat(loan_term_list,ignore_index=True)

  

 

  
 
 

  
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上面代码用两层循环作为主体结构，先循环每项贷款，再循环生成该项贷款的每一期，然后将各期明细转置为DataFrame，并追加到事先准备好的list里，继续循环下一项贷款，循环结束后将list里的多个小DataFrame合并为一个大DataFrame。业务逻辑是比较清晰的，就是按公式计算各项数据项，但因为两层循环的结构比较复杂，数据类型的转换比较麻烦，导致代码显得冗长。

SPL：

业务逻辑上SPL和Pandas几乎一样，但因为语言整体性强，两层循环可以用一个news函数实现，也不需要麻烦的类型转换，因此代码大幅简化。

按工龄分组

按员工工龄将员工分组，并统计每组的员工人数，有些组之间有重复。Pandas：

#省略员工信息emp的取数过程
def eval_g(dd:dict,ss:str):
return eval(ss,dd)
employed_list=['Within five years','Five to ten years','More than ten years','Over fifteen years']
employed_str_list=["(s<5)","(s>=5) & (s<10)","(s>=10)","(s>=15)"]
today=datetime.datetime.today()
emp['HIREDATE']=pd.to_datetime(emp['HIREDATE'])
employed=((today-emp['HIREDATE'])/np.timedelta64(1,'Y')).apply(math.floor)
emp['EMPLOYED']=employed
dd={'s':emp['EMPLOYED']}
group_cond = []
for n in range(len(employed_str_list)):
    emp_g = emp.groupby(eval_g(dd,employed_str_list[n]))
emp_g_index=[index for index in emp_g.size().index]
if True not in emp_g_index:
    sum_emp=0
else:
    group=emp_g.get_group(True)
    sum_emp=len(group)
group_cond.append([employed_list[n],sum_emp])
group_df=pd.DataFrame(group_cond,columns=['EMPLOYED','NUM'])

  

 

  
 
 

  
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Pandas擅长等值分组，也可实现简单的区间枚举分组，遇到本题这种可重复的枚举分组只能硬编码实现，大概过程：循环分组条件，转为等值分组解决问题，处理分组子集，最后合并结果。此外，Pandas没有计算工龄的函数，也要手工实现。

SPL：

函数enum用于枚举分组，选项@r处理重复分组的情况，再配合SPL高效的表达能力，整体代码比Pandas简短得多。

通过上面的几个例子可以看出来，Pandas适合简单的数据准备场景，遇到复杂些的结构化数据计算，代码就很难写了。SPL语言整体性好，无论简单场景还是复杂计算，代码量都不多。

大数据量计算

如果文件或库表的数据量较大（指超出内存，而不是Big Data），最终都要用循环分段的办法来处理，即：每次读取并计算少量数据，再保留本次计算的中间计算结果，循环结束后合并多个中间计算结果（比如过滤），或对合并结果做二次计算（比如分组汇总）。即使是基本的结构化数据计算，数据量大时也很麻烦，如果涉及关联、归并、并集或综合性计算，代码将更加复杂。

聚合

Pandas：

chunk_data = pd.read_csv("orders.txt",sep="\t",chunksize=100000)
total=0
for chunk in chunk_data:
    total+=chunk['amount'].sum()

  

 

  
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对于聚合这种简单的大文件计算，Pandas代码还算简单。打开大文本时，Pandas提供了一个选项chunksize，用来指定每次读取的记录数，之后就可以用循环分段的办法处理大文本，每次读入一段并聚合，再将计算结果累加起来。

SPL：

=file("orders.txt").cursor@tc().total(sum('amount'))

  

 

  
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SPL同样采用循环分段的办法处理大文本，但SPL封装了代码细节，提供了方便的游标机制，允许用类似处理小数据量的语法，直观地处理较大的数据量，所以代码里看不到循环累加的过程。

过滤

Pandas：

chunk_data = pd.read_csv("d:/orders.txt",sep="\t",chunksize=100000)
chunk_list = []
for chunk in chunk_data:
    chunk_list.append(chunk[chunk.state=="New York"])
res = pd.concat(chunk_list)

  

 

  
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Pandas没有提供游标，只能硬编码进行循环分段，每次将部分数据读入内存进行过滤，过滤的结果也存储于内存中。

上面的方法只适合结果集小于内存的场景，如果结果集大于大内存，就要把每次过滤的结果写入文件中，代码变化较大：

chunk_data = pd.read_csv("d:/orders.txt",sep="\t",chunksize=100000)
isNew=True
for chunk in chunk_data:
    need_data = chunk[chunk.state=='New York']
    if isNew == True:
        need_data.to_csv("orders_filter.txt",index=None)
        isNew =False
    else:
        need_data.to_csv("orders_filter.txt",index=None,mode='a',header=None)

  

 

  
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首次创建文件和后续追加记录不同，代码细节要小心处理，代码难度显著增加。

SPL:

游标机制隐藏了底层细节，解题难度显著降低，代码量显著缩小。不难看出，SPL语言的整体性较好，因此能够从底层提供游标机制。

结果集大于内存时，只要简单地把A3改为：

=file("orders_filter.txt").export@tc(A2)

  

 

  
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得益于游标机制，SPL不必手工区分首次创建文件和后续追加，代码简短得多。

排序

pandas：

def parse_type(s):
    if s.isdigit():
        return int(s)
    try:
       res = float(s)
       return res
    except:
       return s
def pos_by(by,head,sep):
    by_num = 0
    for col in head.split(sep):
        if col.strip()==by:
            break
        else:
            by_num+=1
    return by_num
def merge_sort(directory,ofile,by,ascending=True,sep=","):
    with open(ofile,'w') as outfile:
        file_list = os.listdir(directory)
        file_chunk = [open(directory+"/"+file,'r') for file in file_list]
        k_row = [file_chunk[i].readline()for i in range(len(file_chunk))]
        by = pos_by(by,k_row[0],sep)
        outfile.write(k_row[0])
    k_row = [file_chunk[i].readline()for i in range(len(file_chunk))]
    k_by = [parse_type(k_row[i].split(sep)[by].strip())for i in range(len(file_chunk))]
    with open(ofile,'a') as outfile:
        while True:
            for i in range(len(k_by)):
                if i >= len(k_by):
                    break
                sorted_k_by = sorted(k_by) if ascending else sorted(k_by,reverse=True)
                if k_by[i] == sorted_k_by[0]:
		    outfile.write(k_row[i])
                    k_row[i] = file_chunk[i].readline()
		if not k_row[i]:
                    file_chunk[i].close()
		    del(file_chunk[i])
                    del(k_row[i])
                    del(k_by[i])
                else:
                    k_by[i] = parse_type(k_row[i].split(sep)[by].strip())
		    if len(k_by)==0:
			break
def external_sort(file_path,by,ofile,tmp_dir,ascending=True,chunksize=50000,sep=',',usecols=None,index_col=None):
    os.makedirs(tmp_dir,exist_ok=True)
    try:
        data_chunk = pd.read_csv(file_path,sep=sep,usecols=usecols,index_col=index_col,chunksize=chunksize)
        for chunk in data_chunk:
            chunk = chunk.sort_values(by,ascending=ascending)
            chunk.to_csv(tmp_dir+"/"+"chunk"+str(int(time.time()*10**7))+str(uuid.uuid4())+".csv",index=None,sep=sep)
        merge_sort(tmp_dir,ofile=ofile,by=by,ascending=ascending,sep=sep)
    except Exception:
        print(traceback.format_exc())
    finally:
        shutil.rmtree(tmp_dir, ignore_errors=True)
infile = "D:/orders.txt"
ofile = "D:/extra_sort_res_py.txt"
tmp = "D:/tmp"
external_sort(infile,'amount',ofile,tmp,ascending=True,chunksize=1000000,sep='\t')

  

 

  
 
 

  
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将大文件分成多段，每段分别排序，分别写入N个临时文件；再打开N个临时文件，并维持一个N个成员的数组，指向每个临时文件的当前读取位置，初始位置是第一条记录；之后比较该数组对应的N条记录，将最小记录i写入结果文件，并下移i对应的临时文件的当前读取位置；继续比较N条记录，直至排序结束。这是大文件排序时常用的归并算法，实现过程比较复杂，Pandas缺乏方便的游标机制，只能硬编码实现，代码冗长且不易解读。

SPL：

上面同样采用归并法实现大文件排序，由于SPL支持游标机制，复杂的细节被隐藏起来，只要写出简短的代码就能实现。

大数据量计算还有很多种，比如分组汇总、关联、交集等，很多都比排序复杂，比如分组汇总的第一步通常就是大排序，追求效率就要用更复杂的哈希分堆。Pandas的语言整体性差，不支持游标，只能硬编码实现这些计算，难度非常大，至于综合性的大数据量计算，基本就不用考虑Pandas了。SPL语言整体性较好，有方便的游标机制，代码都不难写，比如大结果集的分组汇总：

综合性的，计算每种商品销售额最大的3笔订单：

Pandas提供了丰富的库函数，但因为没有参与Python的统一设计，无法获得Python的底层支持，导致语言的整体性不佳，只擅长简单的数据准备工作，不适合一般的场景。esProc SPL的语言整体性较好，结构化数据类型更加专业，可以用简洁直观的代码实现一般的数据准备工作，包括解析不规则的数据源，表达多层数据，进行复杂的结构化数据计算，完成大数据量计算。

SPL资料

• SPL下载
• SPL源代码

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原文链接：notomato.blog.csdn.net/article/details/126544614