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我想我使用 plyr 不正确。有人可以告诉我这是否是“高效”的 plyr 代码吗?

require(plyr)
plyr <- function(dd) ddply(dd, .(price), summarise, ss=sum(volume)) 

一点背景:我有一些大的聚合问题,我注意到它们都需要一些时间。在尝试解决这些问题时,我对 R 中各种聚合过程的性能产生了兴趣。

我测试了一些聚合方法 - 发现自己整天都在等待。

当我最终得到结果时,我发现 plyr 方法与其他方法之间存在巨大差距 - 这让我认为我做错了什么。

我运行了以下代码(我想我会在使用时检查新的数据框包):

require(plyr)
require(data.table)
require(dataframe)
require(rbenchmark)
require(xts)

plyr <- function(dd) ddply(dd, .(price), summarise, ss=sum(volume)) 
t.apply <- function(dd) unlist(tapply(dd$volume, dd$price, sum))
t.apply.x <- function(dd) unlist(tapply(dd[,2], dd[,1], sum))
l.apply <- function(dd) unlist(lapply(split(dd$volume, dd$price), sum))
l.apply.x <- function(dd) unlist(lapply(split(dd[,2], dd[,1]), sum))
b.y <- function(dd) unlist(by(dd$volume, dd$price, sum))
b.y.x <- function(dd) unlist(by(dd[,2], dd[,1], sum))
agg <- function(dd) aggregate(dd$volume, list(dd$price), sum)
agg.x <- function(dd) aggregate(dd[,2], list(dd[,1]), sum)
dtd <- function(dd) dd[, sum(volume), by=(price)]

obs <- c(5e1, 5e2, 5e3, 5e4, 5e5, 5e6, 5e6, 5e7, 5e8)
timS <- timeBasedSeq('20110101 083000/20120101 083000')

bmkRL <- list(NULL)

for (i in 1:5){
  tt <- timS[1:obs[i]]

  for (j in 1:8){
    pxl <- seq(0.9, 1.1, by= (1.1 - 0.9)/floor(obs[i]/(11-j)))
    px <- sample(pxl, length(tt), replace=TRUE)
    vol <- rnorm(length(tt), 1000, 100)

    d.df <- base::data.frame(time=tt, price=px, volume=vol)
    d.dfp <- dataframe::data.frame(time=tt, price=px, volume=vol)
    d.matrix <- as.matrix(d.df[,-1])
    d.dt <- data.table(d.df)

    listLabel <- paste('i=',i, 'j=',j)

    bmkRL[[listLabel]] <- benchmark(plyr(d.df), plyr(d.dfp), t.apply(d.df),     
                         t.apply(d.dfp), t.apply.x(d.matrix), 
                         l.apply(d.df), l.apply(d.dfp), l.apply.x(d.matrix),
                         b.y(d.df), b.y(d.dfp), b.y.x(d.matrix), agg(d.df),
                         agg(d.dfp), agg.x(d.matrix), dtd(d.dt),
          columns =c('test', 'elapsed', 'relative'),
          replications = 10,
          order = 'elapsed')
  }
}

该测试应该检查到 5e8,但花了太长时间 - 主要是由于 plyr。5e5决赛桌说明问题:

$`i= 5 j= 8`
                  test  elapsed    relative
15           dtd(d.dt)    4.156    1.000000
6        l.apply(d.df)   15.687    3.774543
7       l.apply(d.dfp)   16.066    3.865736
8  l.apply.x(d.matrix)   16.659    4.008422
4       t.apply(d.dfp)   21.387    5.146054
3        t.apply(d.df)   21.488    5.170356
5  t.apply.x(d.matrix)   22.014    5.296920
13          agg(d.dfp)   32.254    7.760828
14     agg.x(d.matrix)   32.435    7.804379
12           agg(d.df)   32.593    7.842397
10          b.y(d.dfp)   98.006   23.581809
11     b.y.x(d.matrix)   98.134   23.612608
9            b.y(d.df)   98.337   23.661453
1           plyr(d.df) 9384.135 2257.972810
2          plyr(d.dfp) 9384.448 2258.048123

这是正确的吗?为什么 plyr 2250x 比 慢data.table?为什么不使用新的数据框包?

会话信息是:

> sessionInfo()
R version 2.15.1 (2012-06-22)
Platform: x86_64-apple-darwin9.8.0/x86_64 (64-bit)

locale:
[1] en_US.UTF-8/en_US.UTF-8/en_US.UTF-8/C/en_US.UTF-8/en_US.UTF-8

attached base packages:
[1] stats     graphics  grDevices utils     datasets  methods   base     

other attached packages:
[1] xts_0.8-6        zoo_1.7-7        rbenchmark_0.3   dataframe_2.5    data.table_1.8.1     plyr_1.7.1      

loaded via a namespace (and not attached):
[1] grid_2.15.1    lattice_0.20-6 tools_2.15.1 
4

1 回答 1

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为什么这么慢?一项小型研究发现了 2011 年 8 月的一个邮件组发帖,包作者 @hadley表示

这是 ddply 始终处理数据帧的方式的一个缺点。如果您使用 summarise 而不是 data.frame 会快一点(因为 data.frame 非常慢),但我仍在考虑如何克服 ddply 方法的这一基本限制。


至于高效的p​​lyr 代码,我也不知道。经过一堆参数测试和基准测试,看起来我们可以做得更好。

你的summarize()命令中的只是一个辅助函数,纯粹而简单。我们可以用我们自己的 sum 函数替换它,因为它对任何不简单的东西都没有帮助,并且.dataand.(price)参数可以更明确。结果是

ddply( dd[, 2:3], ~price, function(x) sum( x$volume ) )

summarize可能看起来不错,但它并不比简单的函数调用快。这说得通; 看看我们的小函数summarize. 使用修改后的公式运行基准测试会产生明显的收益。不要认为这意味着您错误地使用了 plyr,您没有,它只是效率不高;你不能用它做的任何事情都会使它和其他选项一样快。

在我看来,优化后的功能仍然很糟糕,因为它并不清楚,并且与 data.table 相比仍然慢得离谱(即使有 60% 的增益)。


在上面提到的同一个线程中,关于 plyr 的缓慢性,提到了一个 plyr2 项目。自问题的原始答案发布以来,plyr 作者已dplyr作为 plyr 的继任者发布。虽然 plyr 和 dplyr 都被称为数据操作工具,并且您的主要兴趣是聚合,但您可能仍然对新软件包的基准测试结果感兴趣以进行比较,因为它具有重新设计的后端以提高性能。

plyr_Original   <- function(dd) ddply( dd, .(price), summarise, ss=sum(volume))
plyr_Optimized  <- function(dd) ddply( dd[, 2:3], ~price, function(x) sum( x$volume ) )

dplyr <- function(dd) dd %.% group_by(price) %.% summarize( sum(volume) )    

data_table <- function(dd) dd[, sum(volume), keyby=price]

dataframe软件包已从 CRAN 中删除,随后与矩阵函数版本一起从测试中删除。

这是i=5, j=8基准测试结果:

$`obs= 500,000 unique prices= 158,286 reps= 5`
                  test elapsed relative
9     data_table(d.dt)   0.074    1.000
4          dplyr(d.dt)   0.133    1.797
3          dplyr(d.df)   1.832   24.757
6        l.apply(d.df)   5.049   68.230
5        t.apply(d.df)   8.078  109.162
8            agg(d.df)  11.822  159.757
7            b.y(d.df)  48.569  656.338
2 plyr_Optimized(d.df) 148.030 2000.405
1  plyr_Original(d.df) 401.890 5430.946

毫无疑问,优化有点帮助。看看d.df功能;他们只是无法竞争。

为了稍微了解 data.frame 结构的缓慢性,这里是使用更大的测试数据集 ( i=8,j=8) 的 data_table 和 dplyr 的聚合时间的微基准。

$`obs= 50,000,000 unique prices= 15,836,476 reps= 5`
Unit: seconds
             expr    min     lq median     uq    max neval
 data_table(d.dt)  1.190  1.193  1.198  1.460  1.574    10
      dplyr(d.dt)  2.346  2.434  2.542  2.942  9.856    10
      dplyr(d.df) 66.238 66.688 67.436 69.226 86.641    10

data.frame仍然留在尘埃中。不仅如此,这里还有用测试数据填充数据结构所经过的 system.time:

`d.df` (data.frame)  3.181 seconds.
`d.dt` (data.table)  0.418 seconds.

data.frame 的创建和聚合都比 data.table 慢。

R使用 data.frame比一些替代方案要慢,但是基准测试显示内置的 R 函数将 plyr 从水中吹走。即使像 dplyr 那样管理 data.frame,它改进了内置,也不能提供最佳速度;其中 data.table在创建和聚合方面都更快,data.table 在使用/处理 data.frames 时会执行它所做的工作。

到底...

Plyr 很慢,因为使用和管理 data.frame 操作的方式。

[punt:: 请参阅对原始问题的评论]。


## R version 3.0.2 (2013-09-25)
## Platform: x86_64-pc-linux-gnu (64-bit)
## 
## attached base packages:
## [1] stats     graphics  grDevices utils     datasets  methods   base     
## 
## other attached packages:
## [1] microbenchmark_1.3-0 rbenchmark_1.0.0     xts_0.9-7           
## [4] zoo_1.7-11           data.table_1.9.2     dplyr_0.1.2         
## [7] plyr_1.8.1           knitr_1.5.22        
## 
## loaded via a namespace (and not attached):
## [1] assertthat_0.1  evaluate_0.5.2  formatR_0.10.4  grid_3.0.2     
## [5] lattice_0.20-27 Rcpp_0.11.0     reshape2_1.2.2  stringr_0.6.2  
## [9] tools_3.0.2

数据生成要点 .rmd

于 2012-08-12T09:44:15.660 回答