SQLite | SQLite 与 Pandas 比较篇之一

文章目录

  • 1. SQLite 与 Pandas 异同点比较
    • 1.1 数据导入
      • 1.1.1 SQLIte
      • 1.1.2 Pandas
    • 1.2 选取数据
      • 1.2.1 SQLite
      • 1.2.2 Pandas
    • 1.3 筛选数据
      • 1.3.1 SQLite
      • 1.3.2 Pandas
    • 1.4 数据聚合与分组
      • 1.4.1 SQLite
      • 1.4.2 Pandas
  • 2. 总结

1. SQLite 与 Pandas 异同点比较

1.1 数据导入

1.1.1 SQLIte

SQLite 需要首先导入数据库文件并使用 select 语句选取记录:

  • 使用Jupyter Notebook 运行 SQL 语句需安装 ipython-sql

  • %sql 以及 %%sql 为在 Notebook 中运行 SQL 语句,在 SQLite 命令行或 SQLite Stiduo 中不需要 %sql 或 %%sql

%load_ext sql
%sql sqlite:///DataBase/weather_stations.db
'Connected: @DataBase/weather_stations.db'
%%sql
select * from station_data
limit 0,3
 * sqlite:///DataBase/weather_stations.db
Done.
station_number report_code year month day dew_point station_pressure visibility wind_speed temperature precipitation snow_depth fog rain hail thunder tornado
143080 34DDA7 2002 12 21 33.8 987.4 3.4 0.2 36 0 None 1 1 1 1 1
766440 39537B 1998 10 1 72.7 1014.6 5.9 6.7 83.3 0 None 0 0 0 0 0
176010 C3C6D5 2001 5 18 55.7 None 7.3 4.3 69.1 0 None 0 0 0 0 0

1.1.2 Pandas

在 Python 中我们可以利用 sqlite3 模块来读取数据库并转换为 Pandas 的 DataFrame 格式:

import sqlite3
import pandas as pd
con = sqlite3.connect('./DataBase/weather_stations.db')
cursor = con.execute('select * from station_data')
rows = cursor.fetchall()
df = pd.DataFrame(rows, columns=[x[0] for x in cursor.description])
df.head(3)
station_number report_code year month day dew_point station_pressure visibility wind_speed temperature precipitation snow_depth fog rain hail thunder tornado
0 143080 34DDA7 2002 12 21 33.8 987.4 3.4 0.2 36.0 0.0 NaN 1 1 1 1 1
1 766440 39537B 1998 10 1 72.7 1014.6 5.9 6.7 83.3 0.0 NaN 0 0 0 0 0
2 176010 C3C6D5 2001 5 18 55.7 NaN 7.3 4.3 69.1 0.0 NaN 0 0 0 0 0

1.2 选取数据

1.2.1 SQLite

在 SQLite 中,我们需要通过 select 语句来筛选数据,并可以使用 alias、内置函数和文字拼接等对数据进行处理:

%%sql
select
station_number ||'_'|| report_code as number, -- 将两个拼接
round(temperature*9/5+32, 2) as Fahrenheit -- 将摄氏度转换为华氏度
from station_data
limit 0,3
 * sqlite:///DataBase/weather_stations.db
Done.
number Fahrenheit
143080_34DDA7 96.0
766440_39537B 181.94
176010_C3C6D5 156.38

1.2.2 Pandas

Pandas 中似乎没有直接作用于字符的拼接函数,因此需要多一步转换的过程才能得到与 SQL 中 concat 相同的效果:

pd.concat( [pd.Series([str(num)+'_'+code for (num,code) in 
                       zip(list(df['station_number']), 
                           list(df['report_code']))], name='number'), 
            pd.Series(round(df['temperature']*9/5+32, 2), name='Fahrenheit')],
          axis=1).head(3)
number Fahrenheit
0 143080_34DDA7 96.80
1 766440_39537B 181.94
2 176010_C3C6D5 156.38

1.3 筛选数据

1.3.1 SQLite

SQLite 中使用 where 对数据进行筛选,如筛选 2005 年至 2010 年的数据:

%%sql
select * from station_data
where year>=2005 and year<=2010
limit 0,3
 * sqlite:///DataBase/weather_stations.db
Done.
station_number report_code year month day dew_point station_pressure visibility wind_speed temperature precipitation snow_depth fog rain hail thunder tornado
125600 145150 2007 10 14 33 None 6.9 2.5 39.7 0 None 0 0 0 0 0
598550 C5C66E 2006 10 15 72.9 None 14.2 1.7 82 0 None 0 0 0 0 0
941830 229317 2007 4 19 66.5 994.9 None 4 76.3 0 None 0 0 0 0 0

筛选月份为 3、6、9、12 的数据:

%%sql 
select * from station_data 
where Month in (3,6,9,12)
limit 0,3;
 * sqlite:///DataBase/weather_stations.db
Done.
station_number report_code year month day dew_point station_pressure visibility wind_speed temperature precipitation snow_depth fog rain hail thunder tornado
143080 34DDA7 2002 12 21 33.8 987.4 3.4 0.2 36 0 None 1 1 1 1 1
821930 1F8A7B 1953 6 18 72.8 1007.1 12.4 3.6 81.3 0 None 0 0 0 0 0
478070 D028D8 1981 6 27 73.4 None 7.9 3 77 1.93 None 0 0 0 0 0

1.3.2 Pandas

筛选 2005 年至 2010 年的数据:

df[(df['year']>=2005) & (df['year']<=2010)].head(3)
station_number report_code year month day dew_point station_pressure visibility wind_speed temperature precipitation snow_depth fog rain hail thunder tornado
3 125600 145150 2007 10 14 33.0 NaN 6.9 2.5 39.7 0.0 NaN 0 0 0 0 0
9 598550 C5C66E 2006 10 15 72.9 NaN 14.2 1.7 82.0 0.0 NaN 0 0 0 0 0
18 941830 229317 2007 4 19 66.5 994.9 NaN 4.0 76.3 0.0 NaN 0 0 0 0 0

筛选月份为 3、6、9、12 的数据:

df[ [ [data in [3,6,9,12]] for data in df['month'].values ] ].head(3)
station_number report_code year month day dew_point station_pressure visibility wind_speed temperature precipitation snow_depth fog rain hail thunder tornado
0 143080 34DDA7 2002 12 21 33.8 987.4 3.4 0.2 36.0 0.00 NaN 1 1 1 1 1
5 821930 1F8A7B 1953 6 18 72.8 1007.1 12.4 3.6 81.3 0.00 NaN 0 0 0 0 0
6 478070 D028D8 1981 6 27 73.4 NaN 7.9 3.0 77.0 1.93 NaN 0 0 0 0 0

1.4 数据聚合与分组

1.4.1 SQLite

在 SQLite 中,我们使用 group by 和内置聚合函数实现聚合分组操作,如统计每个月龙卷风的记录次数:

%%sql
select year, month,
count(*) as record_count
from station_data
where tornado == 1
group by year, month
order by year, month
limit 0,5;
 * sqlite:///DataBase/weather_stations.db
Done.
year month record_count
1937 7 3
1941 8 3
1942 10 3
1943 1 3
1943 4 3

1.4.2 Pandas

同样在 Pandas 中,也有 groupby 函数实现分组操作:

df[df['tornado']==1].groupby(['year','month'])['tornado'].count().head(5)
year  month
1937  7        3
1941  8        3
1942  10       3
1943  1        3
      4        3
Name: tornado, dtype: int64

2. 总结

从数据导入、选取、筛选、聚合与分组可以看出, SQLite 具有结构化的特点,
容易操作且易上手,代码一目了然。反观 Pandas ,则继承了 Pythonic 的特点。
虽然部分功能需要自己写循环,但由于列表推倒式的存在,使得这代码依然可以保持短小精悍。
总体而言,SQLite 的功能实现更加方便快捷,而 Pandas 则拥有更高的自由度,
但需要对 Python 比较熟悉,两者各有千秋!

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