Spark小技巧之pivot

最近在用spark处理数据的时候,遇到了这样一种需求:
我想统计每个城市在工作日和周末早高峰、晚高峰、夜高峰和普通时间段的订单数,并且早高峰、晚高峰、夜高峰和普通时间段分别占一列。
原始文件CSV文件的内容如下图所示:

peak_type代表时间段,其中morning_peak代表早高峰、evening_peak代表晚高峰、nignt_peak代表夜高峰、normal代表正常时间段。
这个问题的实质就是想将某列不同的值转化为不同的列的问题。
解决这种问题最传统的方式就是对peak_type不同值分别进行处理,然后进行join操作,但是这种解决办法相当复杂并且代码量大,于是想看看有没有别的更好的办法,通过网上搜索,发现了一个叫做pivot的东西。
透视(pivot)数据功能是Spark 1.6的众多新增特性之一,它通过使用DataFrame(目前支持Scala、Java和Python语言)创建透视表(pivot table)。透视可以视为一个聚合操作,通过该操作可以将一个(实际当中也可能是多个)具有不同值的分组列转置为各个独立的列。
看到pivot这个功能,大喜,迫不及待使用,只用一行代码就可以搞定:
  csv.groupBy("city_id","date_type").pivot("peak_type").sum("order_num")

简单高效有木有,最终效果展现如下,满足了我的需求。

### 使用 Pivot 函数在 Apache Spark 中的操作 Pivot 是一种用于数据转换的技术,在关系型数据库和数据分析工具中广泛使用。它允许将一组行中的唯一值转换为列,从而实现宽表到窄表的数据结构变化。Apache Spark 提供了 `pivot` 方法来支持这种操作。 #### 基本语法 以下是 `pivot` 的基本用法: ```python from pyspark.sql import SparkSession spark = SparkSession.builder.appName("example").getOrCreate() data = [ ("A", "foo", 10), ("A", "bar", 20), ("B", "foo", 30), ("B", "baz", 40) ] df = spark.createDataFrame(data, ["id", "category", "value"]) pivoted_df = df.groupBy("id") \ .pivot("category") \ .sum("value") pivoted_df.show() ``` 上述代码片段展示了如何通过 `groupBy` 和 `pivot` 将分类变量转化为列[^1]。具体来说: - 数据框被分组依据某一字段(这里是 `"id"`)。 - 接着调用了 `pivot` 方法指定要展开的字段(这里为 `"category"`),并应用聚合函数计算新列的数值(此处采用的是求和运算)。 #### 解决常见问题 当处理实际业务场景时可能会遇到一些挑战或者错误情况,下面列举几个常见的例子及其解决方案: ##### 错误一:内存溢出异常(OOM) 如果输入数据量非常庞大而尝试一次性完成整个过程,则有可能触发OOM错误。对此可以考虑增加分区数量以减少单次加载至内存内的记录数: ```python df.repartition(100).groupBy("id").pivot("category").agg({"value": "sum"}).show() ``` 此命令先重新分配更多的分区后再执行后续步骤有助于缓解压力. ##### 错误二:缺失某些类别导致结果不完整 有时原数据集中可能不存在特定组合而导致最终输出缺少相应项。可以通过预先定义好所有潜在选项列表再传入参数形式加以规避: ```python categories = ['foo', 'bar', 'baz'] pivoted_df = df.groupBy('id').pivot('category', categories).sum('value') pivoted_df.show() ``` 这样即使原始资料里没有某类别的实例也会显示出来,默认填充零值. #### 对比其他库的功能 值得注意的是,在Python生态系统当中还有像 Pandas 这样的强大工具也提供了类似的 pivoting 功能但是它们之间存在差异主要体现在性能表现方面对于大规模分布式环境下的任务推荐优先选用 Spark 版本来获得更优效率效果[^2]: | 库名 | 主要用途 | 性能特点 | |------------|------------------------------|----------------------| | **Spark** | 处理海量级大数据集 | 高效利用集群资源 | | **Pandas** | 单机环境下中小型规模数据探索分析 | 易于上手但受限硬件条件 | 尽管如此两者并非完全互斥的关系反而可以根据具体情况灵活切换配合使用达到最佳目的. ---
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