¿Hay alguna forma en Pandas de usar el valor de fila anterior en dataframe.apply cuando el valor anterior también se calcula en la aplicación?

Question 1

Tengo el siguiente marco de datos:

 Index_Date    A    B    C    D
 ===============================
 2015-01-31    10   10   Nan  10
 2015-02-01     2    3   Nan  22 
 2015-02-02    10   60   Nan  280
 2015-02-03    10   100   Nan  250

Exigir:

 Index_Date    A    B    C    D
 ===============================
 2015-01-31    10   10   10   10
 2015-02-01     2    3   23   22
 2015-02-02    10   60   290  280
 2015-02-03    10   100  3000 250

Column Cse deriva 2015-01-31tomando valuede D.

Entonces necesito usar el valuede Cpara 2015-01-31y se multiplican por el valuede Ael 2015-02-01y añadir B.

He intentado un applyy un shiftuso if elsede esto da un error clave.

Question 2

Primero, cree el valor derivado:

df.loc[0, 'C'] = df.loc[0, 'D']

Luego, recorra las filas restantes y complete los valores calculados:

for i in range(1, len(df)):
    df.loc[i, 'C'] = df.loc[i-1, 'C'] * df.loc[i, 'A'] + df.loc[i, 'B']


  Index_Date   A   B    C    D
0 2015-01-31  10  10   10   10
1 2015-02-01   2   3   23   22
2 2015-02-02  10  60  290  280

Question 3

Dada una columna de números:

lst = []
cols = ['A']
for a in range(100, 105):
    lst.append([a])
df = pd.DataFrame(lst, columns=cols, index=range(5))
df

    A
0   100
1   101
2   102
3   103
4   104

Puede hacer referencia a la fila anterior con shift:

df['Change'] = df.A - df.A.shift(1)
df

    A   Change
0   100 NaN
1   101 1.0
2   102 1.0
3   103 1.0
4   104 1.0

Question 4

`numba`

Para cálculos recursivos que no son vectorizables, numbaque utiliza compilación JIT y trabaja con objetos de nivel inferior, a menudo produce grandes mejoras de rendimiento. Solo necesita definir un forbucle regular y usar el decorador @njito (para versiones anteriores) @jit(nopython=True):

Para un marco de datos de tamaño razonable, esto proporciona una mejora de rendimiento de ~ 30 veces en comparación con un forbucle normal :

from numba import jit

@jit(nopython=True)
def calculator_nb(a, b, d):
    res = np.empty(d.shape)
    res[0] = d[0]
    for i in range(1, res.shape[0]):
        res[i] = res[i-1] * a[i] + b[i]
    return res

df['C'] = calculator_nb(*df[list('ABD')].values.T)

n = 10**5
df = pd.concat([df]*n, ignore_index=True)

# benchmarking on Python 3.6.0, Pandas 0.19.2, NumPy 1.11.3, Numba 0.30.1
# calculator() is same as calculator_nb() but without @jit decorator
%timeit calculator_nb(*df[list('ABD')].values.T)  # 14.1 ms per loop
%timeit calculator(*df[list('ABD')].values.T)     # 444 ms per loop

Question 5

Aplicar la función recursiva en matrices numpy será más rápido que la respuesta actual.

df = pd.DataFrame(np.repeat(np.arange(2, 6),3).reshape(4,3), columns=['A', 'B', 'D'])
new = [df.D.values[0]]
for i in range(1, len(df.index)):
    new.append(new[i-1]*df.A.values[i]+df.B.values[i])
df['C'] = new

Salida

      A  B  D    C
   0  1  1  1    1
   1  2  2  2    4
   2  3  3  3   15
   3  4  4  4   64
   4  5  5  5  325

Question 6

Aunque ha pasado un tiempo desde que se hizo esta pregunta, publicaré mi respuesta con la esperanza de que ayude a alguien.

Descargo de responsabilidad: sé que esta solución no es estándar , pero creo que funciona bien.

import pandas as pd
import numpy as np

data = np.array([[10, 2, 10, 10],
                 [10, 3, 60, 100],
                 [np.nan] * 4,
                 [10, 22, 280, 250]]).T
idx = pd.date_range('20150131', end='20150203')
df = pd.DataFrame(data=data, columns=list('ABCD'), index=idx)
df
               A    B     C    D
 =================================
 2015-01-31    10   10    NaN  10
 2015-02-01    2    3     NaN  22 
 2015-02-02    10   60    NaN  280
 2015-02-03    10   100   NaN  250

def calculate(mul, add):
    global value
    value = value * mul + add
    return value

value = df.loc['2015-01-31', 'D']
df.loc['2015-01-31', 'C'] = value
df.loc['2015-02-01':, 'C'] = df.loc['2015-02-01':].apply(lambda row: calculate(*row[['A', 'B']]), axis=1)
df
               A    B     C     D
 =================================
 2015-01-31    10   10    10    10
 2015-02-01    2    3     23    22 
 2015-02-02    10   60    290   280
 2015-02-03    10   100   3000  250

Básicamente, usamos un applyfrom pandas y la ayuda de una variable global que realiza un seguimiento del valor calculado anterior.

Comparación de tiempo con un forbucle:

data = np.random.random(size=(1000, 4))
idx = pd.date_range('20150131', end='20171026')
df = pd.DataFrame(data=data, columns=list('ABCD'), index=idx)
df.C = np.nan

df.loc['2015-01-31', 'C'] = df.loc['2015-01-31', 'D']

%%timeit
for i in df.loc['2015-02-01':].index.date:
    df.loc[i, 'C'] = df.loc[(i - pd.DateOffset(days=1)).date(), 'C'] * df.loc[i, 'A'] + df.loc[i, 'B']

3,2 s ± 114 ms por bucle (media ± desviación estándar de 7 corridas, 1 bucle cada una)

data = np.random.random(size=(1000, 4))
idx = pd.date_range('20150131', end='20171026')
df = pd.DataFrame(data=data, columns=list('ABCD'), index=idx)
df.C = np.nan

def calculate(mul, add):
    global value
    value = value * mul + add
    return value

value = df.loc['2015-01-31', 'D']
df.loc['2015-01-31', 'C'] = value

%%timeit
df.loc['2015-02-01':, 'C'] = df.loc['2015-02-01':].apply(lambda row: calculate(*row[['A', 'B']]), axis=1)

1,82 s ± 64,4 ms por bucle (media ± desarrollo estándar de 7 corridas, 1 bucle cada una)

Entonces, 0.57 veces más rápido en promedio.

Question 7

En general, la clave para evitar un bucle explícito sería unir (fusionar) 2 instancias del marco de datos en rowindex-1 == rowindex.

Entonces tendría un gran marco de datos que contiene filas de r y r-1, desde donde podría hacer una función df.apply ().

Sin embargo, la sobrecarga de crear un gran conjunto de datos puede contrarrestar los beneficios del procesamiento paralelo ...

HTH Martin