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优化

我们简要介绍了惰性求值和急切求值之间的区别。在本页中,我们将展示如何利用惰性 API 获得巨大的性能提升。

Lazy 与 Eager

Polars 支持两种运行模式:lazy(惰性)和 eager(急切)。在 eager API 中,查询会立即执行;而在 lazy API 中,查询只有在“需要”时才会被求值。将执行推迟到最后一刻可以带来显著的性能优势,这也是在大多数非交互式场景中优先选择 lazy API 的原因。

示例

我们将使用上一页的示例来展示使用 lazy API 的性能优势。下面的代码将计算来自 archive.org 的上传数量。

Eager

import polars as pl
import datetime

df = pl.read_csv("hf://datasets/commoncrawl/statistics/tlds.csv", try_parse_dates=True)

df = df.select("suffix", "crawl", "date", "tld", "pages", "domains")
df = df.filter(
    (pl.col("date") >= datetime.date(2020, 1, 1)) |
    pl.col("crawl").str.contains("CC")
)
df = df.with_columns(
    (pl.col("pages") / pl.col("domains")).alias("pages_per_domain")
)
df = df.group_by("tld", "date").agg(
    pl.col("pages").sum(),
    pl.col("domains").sum(),
)
df = df.group_by("tld").agg(
    pl.col("date").unique().count().alias("number_of_scrapes"),
    pl.col("domains").mean().alias("avg_number_of_domains"),
    pl.col("pages").sort_by("date").pct_change().mean().alias("avg_page_growth_rate"),
).sort("avg_number_of_domains", descending=True).head(10)

Lazy

import polars as pl
import datetime

lf = (
    pl.scan_csv("hf://datasets/commoncrawl/statistics/tlds.csv", try_parse_dates=True)
    .filter(
        (pl.col("date") >= datetime.date(2020, 1, 1)) |
        pl.col("crawl").str.contains("CC")
    ).with_columns(
        (pl.col("pages") / pl.col("domains")).alias("pages_per_domain")
    ).group_by("tld", "date").agg(
        pl.col("pages").sum(),
        pl.col("domains").sum(),
    ).group_by("tld").agg(
        pl.col("date").unique().count().alias("number_of_scrapes"),
        pl.col("domains").mean().alias("avg_number_of_domains"),
        pl.col("pages").sort_by("date").pct_change().mean().alias("avg_page_growth_rate"),
    ).sort("avg_number_of_domains", descending=True).head(10)
)
df = lf.collect()

计时

在配备家用互联网连接的普通笔记本电脑上,同时运行这两个查询会产生以下运行时间:

  • Eager: 1.96 秒
  • 延迟:410 毫秒

惰性查询比急切查询快约 5 倍。原因在于查询优化器:如果我们将数据集的 collect 操作延迟到末尾执行,Polars 就能推断出需要哪些列和行,并在读取数据时尽可能早地应用过滤条件。对于包含元数据(例如某组行中的最小值、最大值)的文件格式(如 Parquet),这种差异甚至可能更大,因为 Polars 可以根据过滤条件和元数据跳过整个行组,而无需通过网络传输数据。

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