过去五分钟的pandas滚动总和

Question

假设我有以下数据框

Date, A
2014-11-21 11:00:00, 1
2014-11-21 11:03:00, 4
2014-11-21 11:04:00, 1
2014-11-21 11:05:00, 2
2014-11-21 11:07:00, 4
2014-11-21 11:08:00, 1
2014-11-21 11:12:00, 1
2014-11-21 11:13:00, 2

第一列是日期时间对象，第二列是整数。我想要的是为每行最后五分钟计算列“ A”的总和。

作为该行的示例 2014-11-21 11:12:00, 1，列“ A”的总和为2（1 + 1），而行的列“ A”的总和为2014-11-21 11:05:00, 27（2 + 1 + 4）。重要的是时间窗口（5分钟）的过去行数对于每一行都是不同的（因为时间序列是不规则的）。

如何在pandas中使用rolling_sum方法获取列“ A”的最后五分钟总和？提前致谢。

Answer 1

通常，如果日期是完全任意的，我认为您将不得不for-loop在行上使用Python或[使用df.apply，（实际上，它也使用Python循环。）

但是，如果您的日期（如上面的情况）共享一个公共频率，那么有一个比使用df.apply以下方法要快得多的技巧：根据公共频率扩展时间序列-
在这种情况下为1分钟-填写NaN为零，然后调用rolling_sum：

In [279]: pd.rolling_sum(df.set_index(['Date']).asfreq('1T').fillna(0), window=5, min_periods=1).reindex(df['Date'])
Out[279]: 
                      A
Date                   
2014-11-21 11:00:00   1
2014-11-21 11:03:00   5
2014-11-21 11:04:00   6
2014-11-21 11:05:00   7
2014-11-21 11:07:00  11
2014-11-21 11:08:00   8
2014-11-21 11:12:00   2
2014-11-21 11:13:00   3

当然，如果您愿意接受足够小的粒度，则任何时间序列都具有相同的频率，但是所需的大小df.asfreq(...)可能会使此技巧不切实际。

这是使用的更通用方法的示例df.apply。请注意，调用searchsorted依赖df['Date']于排序顺序。

import numpy as np
import pandas as pd
df = pd.read_csv('data', parse_dates=[0], sep=',\s*')
start_dates = df['Date'] - pd.Timedelta(minutes=5)
df['start_index'] = df['Date'].values.searchsorted(start_dates, side='right')
df['end_index'] = np.arange(len(df))

def sum_window(row):
    return df['A'].iloc[row['start_index']:row['end_index']+1].sum()
df['rolling_sum'] = df.apply(sum_window, axis=1)

print(df[['Date', 'A', 'rolling_sum']])

产量

                 Date  A  rolling_sum
0 2014-11-21 11:00:00  1            1
1 2014-11-21 11:03:00  4            5
2 2014-11-21 11:04:00  1            6
3 2014-11-21 11:05:00  2            7
4 2014-11-21 11:07:00  4           11
5 2014-11-21 11:08:00  1            8
6 2014-11-21 11:12:00  1            2
7 2014-11-21 11:13:00  2            3

这是一个比较df.asfreq技巧和调用的基准df.apply：

import numpy as np
import pandas as pd
df = pd.read_csv('data', parse_dates=[0], sep=',\s*')

def big_df(df):
    df = df.copy()
    for i in range(7):
        dates = df['Date'] + pd.Timedelta(df.iloc[-1]['Date']-df.iloc[0]['Date']) + pd.Timedelta('1 minute')
        df2 = pd.DataFrame({'Date': dates, 'A': df['A']})
        df = pd.concat([df, df2])
    df = df.reset_index(drop=True)
    return df

def using_apply():
    start_dates = df['Date'] - pd.Timedelta(minutes=5)
    df['start_index'] = df['Date'].values.searchsorted(start_dates, side='right')
    df['end_index'] = np.arange(len(df))

    def sum_window(row):
        return df['A'].iloc[row['start_index']:row['end_index']+1].sum()

    df['rolling_sum'] = df.apply(sum_window, axis=1)
    return df[['Date', 'rolling_sum']]

def using_asfreq():
    result = (pd.rolling_sum(
        df.set_index(['Date']).asfreq('1T').fillna(0), 
        window=5, min_periods=1).reindex(df['Date']))
    return result

In [364]: df = big_df(df)

In [367]: %timeit using_asfreq()
1000 loops, best of 3: 1.21 ms per loop

In [368]: %timeit using_apply()
1 loops, best of 3: 208 ms per loop