pyspark-02 DataFrame语法


基本概念

  1. DataFrame 是一个由 Row 对象组成的 RDD,附带包含每列数据类型的结构信息
  2. 具有分布式、不可变、惰性计算等特性
  3. 不可变:修改DataFrame只能通过转换操作生成新的DataFrame
  4. spark的DataFrame,也是使用pyspark的做数据处理的基操
  5. sparkSQL,sparkDataset和sparkDataFrame关系
    1. 可以把DataFrame注册成表,然后用写SQL计算,只是sparkSQL返回的也是sparkDataFrame
    2. sparkDataFrame是Dataset(row), Dataset本身每行数据可以是其它类型

基本语法

初始化spark环境

创建spark的上下文环境, 然后就可以调用不同的函数进行操作

from pyspark.sql import SparkSession
spark = SparkSession.builder.getOrCreate()

进行一些基础配置的环境创建

spark = SparkSession\
        .builder\
        .appName(app_name) \
        .config("spark.master", "yarn") \
        .config('spark.driver.memory', '8g')\
        .config("spark.executor.instances", 60) \
        .config('spark.executor.cores', 4)\
        .config('spark.executor.memory', '8g')\
        .getOrCreate()
  • spark.driver.memory:driver端内存
  • spark.executor.instances:executor数量
  • spark.executor.cores:每个executor的进程数
  • spark.executor.memory:每个executor的内存

一般上面4个参数就可以控制整个程序的资源大小

自定义python环境

有些executer可能python环境不一致,或者某些包也没有安装,需要在整个任务统一python环境。

# 1. 打包本地python环境
tar -zcvf py36.tar.gz /home/worker/envs/py36

# 2. 上传hdfs
hadoop fs -put py36.tar.gz hdfs://path1/path2/pyenv/

# 3. spark初始化指定环境
spark = SparkSession\
        .builder\
        .appName(app_name) \
        .config('spark.driver.memory', '8g')\
        .config('spark.executor.cores', 4)\
        .config('spark.executor.memory', '8g')\
        .config("spark.yarn.dist.archives", "hdfs://path1/path2/pyenv/py36.tar.gz#python3env")\
        .config("spark.pyspark.python", "./python3env/py36/bin/python")\
        .getOrCreate()

常用语法

记录一些常用语法

DataFrame操作

create dataframe
from pyspark.sql import SparkSession
import pyspark.sql.functions as F
import pyspark.sql.types as T
from pyspark.sql.functions import udf

rdd = spark.sparkContext.parallelize([
    (1, 2., 'sdsd|sdsd:sdsd', date(2000, 1, 1), datetime(2000, 1, 1, 12, 0)),
    (1, 3., '20202_19001', date(2000, 2, 1), datetime(2000, 1, 2, 12, 0)),
    (1, 3., '20202_19001', date(2000, 2, 1), datetime(2000, 1, 2, 12, 0)),
    (1, 3., '20202_19001', date(2000, 2, 1), datetime(2000, 1, 2, 12, 0)),
    (1, 3., '20202_19001', date(2000, 2, 1), datetime(2000, 1, 2, 12, 0)),
    (1, 3., '20202_19001', date(2000, 2, 1), datetime(2000, 1, 2, 12, 0)),
    (1, 3., '20202_19001', date(2000, 2, 1), datetime(2000, 1, 2, 12, 0)),
    (1, 3., '20202_19001', date(2000, 2, 1), datetime(2000, 1, 2, 12, 0)),
    (1, 3., '20202_19001', date(2000, 2, 1), datetime(2000, 1, 2, 12, 0)),
    (1, 3., '20202_19001', date(2000, 2, 1), datetime(2000, 1, 2, 12, 0)),
    (2, 3., '20202_19001', date(2000, 2, 1), datetime(2000, 1, 2, 12, 0)),
    (2, 3., '20202_19001', date(2000, 2, 1), datetime(2000, 1, 2, 12, 0)),
    (2, 3., '20202_19001', date(2000, 2, 1), datetime(2000, 1, 2, 12, 0)),
    (2, 3., '20202_19001', date(2000, 2, 1), datetime(2000, 1, 2, 12, 0)),
    (3, 4., '', date(2000, 3, 1), datetime(2000, 1
<think>首先,用户的问题是关于在PySpark中将DataFrame进行转置的方法。转置指的是交换行和列,例如将列名变为行索引,行索引变为列名。 从提供的引用中,我可以提取相关信息: - 引用[1]提到PySpark Pandas的操作,但强调Series和DataFrame是最常用的。 - 引用[2]描述了如何初始化SparkSession和创建DataFrame- 引用[3]解释了DataFrame类似于SQL表格。 - 引用[4]的目录中包括"透视-转置列(groupby、pivot、sum)",这可能与转置相关。 - 引用[5]展示了一个Python Pandas的DataFrame转置示例,使用pd.DataFrame创建对象并转置。 用户的问题明确是关于PySpark的,所以我需要专注于PySpark的解决方案。引用[4]提到"透视-转置列",这可能指的是使用pivot操作来转置数据。 在PySpark中,标准的转置方法可能不直接像Pandas那样简单。Pandas有df.T进行转置,但PySparkDataFrame没有直接的T属性。我需要提供一个PySpark兼容的方法。 常见的PySpark转置方法包括: 1. 使用pivot函数:这通常用于将行值转置为列,特别是在聚合上下文中。 2. 手动转置:通过收集列名和行值,使用explode或类似操作。 3. 使用PySpark Pandas:如果用户使用的是PySpark的Pandas API(如引用[1]提到),可以直接使用pandas的T方法,但需要转换。 引用[4]中提到"透视-转置列(groupby、pivot、sum)",这暗示使用pivot操作。在PySpark中,pivot通常用于将一列的值变成多个列,类似于转置。 一个标准的PySpark转置方法: - 步骤: 1. 添加一个唯一的ID列来保留行索引。 2. 使用stack或melt来将列转换为行(逆透视)。 3. 然后使用pivot将值转置为列。 更直接的方法: - 使用PySpark的pivot函数,但需要指定行和列。 例如: - 假设有一个DataFrame,列是['A','B','C'],行是数字索引。 - 转置后,原来的行索引变成列,列名变成行索引。 在PySpark中,一种常见的方法是: 1. 创建一个行号列(例如,使用monotonically_increasing_id())。 2. 使用stack操作来将列名和值转换。 3. 然后pivot基于新的列。 引用[5]是关于Pandas的,但用户问的是PySpark,所以我需要避免直接推荐Pandas方法,除非通过PySpark Pandas。 引用[1]提到"PySpark Pandas",所以我可以建议使用PySpark的Pandas API,它允许使用类似Pandas的语法。 在PySpark中,使用ps.DataFramePySpark Pandas),可以直接调用T属性转置。 例如: - 首先,创建一个PySpark Pandas DataFrame- 然后使用df.T进行转置。 对于纯PySpark SQL方法: - 使用pivot:参考引用[4]。 结构化我的回答: 1. **解释转置**:定义什么是DataFrame转置。 2. **方法1:使用PySpark的Pandas API**(如果适用)。 3. **方法2:使用纯PySpark的pivot操作**。 4. **提供代码示例**:基于引用。 确保LaTeX格式正确:在行内数学表达式中使用$...$,独立公式用$$...$$。但这里可能不需要复杂的数学。 相关问题:生成相关问题。 回答结构: - 清晰、逐步解答。 - 引用相关部分:[^1], [^2], 等。 最终回答: - 开始回答用户问题。 - 提供代码示例。 - 添加相关问题。 </think> 根据您的查询,我将详细解释在 PySpark 中如何实现 DataFrame 的转置(即交换行和列)。转置操作在数据分析中常用于将行索引变为列名、列名变为行索引,例如处理时间序列数据或宽表转换。PySpark 不像 Pandas 有直接的 `.T` 属性,但可以通过以下两种方法实现:**使用 PySpark 的 Pandas API(简单高效)**或**纯 PySpark SQL 操作(基于 pivot)**。以下步骤基于引用内容(特别是引用[4]的“透视-转置列”部分)进行说明。 ### 1. **使用 PySpark 的 Pandas API(推荐方法)** PySpark 的 Pandas API(`pyspark.pandas`)允许在 Spark 环境中使用类似 Pandas 的语法。如果您的环境已支持该 API(需导入 `pyspark.pandas`),转置操作非常简单: - **步骤**: 1. 创建 PySpark Pandas DataFrame。 2. 直接使用 `.transpose()` 或 `.T` 属性进行转置。 - **优点**:语法简洁,性能优化,适合大多数数据分析场景(如引用[1]所述,DataFrame 是最常用类型)。 - **代码示例**: ```python # 导入必要库(参考引用[1]和[2]) from pyspark.sql import SparkSession import pyspark.pandas as ps # 使用 PySpark Pandas API # 初始化 SparkSession(引用[2]) spark = SparkSession.builder.appName("DataFrameTranspose").getOrCreate() # 创建一个示例 DataFrame(模仿引用[5]的 Pandas 示例) data = [[1, 2, 3], [4, 5, 6], [7, 8, 9]] columns = ['A', 'B', 'C'] index = ['row1', 'row2', 'row3'] # 转换为 PySpark Pandas DataFrame ps_df = ps.DataFrame(data, columns=columns, index=index) # 转置 DataFrame transposed_ps_df = ps_df.transpose() # 或使用 ps_df.T print(transposed_ps_df) ``` - **输出示例**: ``` row1 row2 row3 A 1 4 7 B 2 5 8 C 3 6 9 ``` - **说明**:此方法利用了 PySpark Pandas 的兼容性,转置后数据类型和索引自动处理[^1][^2]。 ### 2. **使用纯 PySpark SQL 操作(基于 pivot)** 如果无法使用 Pandas API,可以通过 PySpark 的 `pivot` 函数实现转置。这涉及“逆透视”(unpivot)和聚合(如引用[4]提到的“透视-转置列”场景): - **步骤**: 1. 添加唯一行 ID 列(使用 `monotonically_increasing_id`)。 2. 使用 `stack` 进行逆透视,将多列转换为键值对。 3. 应用 `pivot` 将键值对转置为新列。 - **适用场景**:处理大型分布式数据,但代码较复杂,需手动管理数据类型(引用[3]强调 DataFrame 类似 SQL 表)。 - **代码示例**: ```python from pyspark.sql import SparkSession from pyspark.sql.functions import expr, monotonically_increasing_id # 初始化 SparkSession spark = SparkSession.builder.appName("PurePySparkTranspose").getOrCreate() # 创建示例 PySpark DataFrame(非 Pandas API) data = [(1, 2, 3), (4, 5, 6), (7, 8, 9)] columns = ['A', 'B', 'C'] df = spark.createDataFrame(data, schema=columns) # 添加唯一行 ID(模拟行索引) df_with_id = df.withColumn("row_id", monotonically_increasing_id()) # 逆透视:将列转换为键值对 unpivoted_df = df_with_id.selectExpr( "row_id", "stack(3, 'A', A, 'B', B, 'C', C) as (column_name, value)" ) # 转置:使用 pivot 将 column_name 的值作为新列 transposed_df = unpivoted_df.groupBy("column_name") \ .pivot("row_id") \ .agg(expr("first(value)")) # 使用 first 聚合非重复值 # 显示结果 transposed_df.show() ``` - **输出示例**: ``` +-----------+---+---+---+ |column_name| 0| 1| 2| +-----------+---+---+---+ | A| 1| 4| 7| | B| 2| 5| 8| | C| 3| 6| 9| +-----------+---+---+---+ ``` - **说明**: - `pivot` 操作适合在 Spark 集群上分布式处理,但需注意:如果原始数据有重复行,需调整聚合函数(如 `sum` 或 `avg`)[^4]。 - 此方法更灵活,但性能可能低于 PySpark Pandas API 对于小到中等数据集[^3]。 ### 关键注意事项 - **性能**:对于大型数据集,纯 PySpark 方法(pivot)更高效;对于交互式分析,PySpark Pandas API 更简单。 - **数据类型**:转置可能改变数据类型(如数值列转字符串),转置后检查并转换类型。 - **环境设置**:确保 PySparkPySpark Pandas 已安装(`pip install pyspark`),并正确初始化 `SparkSession`。
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