pandas中.loc、.iloc、.at和.iat的区别与性能对比

橘子海
橘子海
发布时间:2026-10-11| 2人浏览过
原创

在pandas数据处理中,.loc、.iloc、.at和.iat是四种常用的索引方法。本文通过代码示例解析它们的语法区别,并通过实际性能测试对比不同查找方式在大规模数据下的表现,帮助读者选择最高效的数据访问策略。

.loc与.iloc的基本区别

pandas提供了基于标签和基于整数位置的两种主要索引方式,分别对应.loc和.iloc。理解它们的差异是高效使用pandas的基础。

.loc:基于标签的显式索引

.loc方法通过行和列的名称(标签)来访问数据。它支持切片操作,且切片范围包含结束位置。

import pandas as pd
# 创建示例数据
df = pd.DataFrame({'姓名':['张三','李四','王五'],'成绩':[85,59,76]})

# 获取索引为2的记录(即第三行)
df.loc[2]  # 返回王五的成绩

# 获取所有行的'姓名'列
df.loc[:,'姓名']  # 筛选出姓名这一列

.iloc:基于整数位置的隐式索引

.iloc方法仅接受整数作为参数,通过行和列的整数位置来访问数据。其切片行为与Python列表类似,遵循左闭右开原则。

# 获取前两行数据(索引0和1)
df.iloc[:2,:]  # 返回张三和李四的成绩

# 注意:.iloc不能直接使用列名,必须使用整数索引
df.iloc[:,'成绩']  # 这将报错,因为'成绩'不是整数

.at与.iat:快速标量访问

当需要访问单个元素时,.at和.iat提供了比.loc和.iloc更快的访问速度。.at基于标签,.iat基于整数位置。

# 使用.at通过标签访问单个元素
df.at[1,'成绩']  # 获取李四的成绩

# 使用.iat通过整数位置访问单个元素
df.iat[1,1]  # 效果类似于.iloc,但速度更快

大规模数据查找的性能对比

在处理大规模数据集时,索引方法的选择对性能有显著影响。以下测试基于包含大量硬盘序列号的数据集(ST4000DM000_2016_good_feature27),对比三种不同查找方式的耗时。

方法一:直接方括号定位

通过条件筛选直接定位相等的列,这种方式在循环中执行,性能较差。

from time import time
start = time()
for disk in goodDiskName2016[:100]:
    ST4000DM000_2016_good_feature27[ST4000DM000_2016_good_feature27.serial_number==disk][features27[0]]
print(time()-start)  # 耗时约 82.94 秒

方法二:使用.loc定位

直接使用.loc进行条件筛选,性能略有提升,但仍不够理想。

start = time()
for disk in goodDiskName2016[:100]:
    ST4000DM000_2016_good_feature27.loc[ST4000DM000_2016_good_feature27.serial_number==disk][features27[0]]
print(time()-start)  # 耗时约 82.49 秒

方法三:设置索引后使用.loc查找

将序列号列设置为索引后,通过.loc直接查找,性能大幅提升。

# 将serial_number列设置为索引
b = ST4000DM000_2016_good_feature27.set_index('serial_number')

start = time()
for disk in goodDiskName2016[:100]:
    b.loc[disk][features27[0]]
print(time()-start)  # 耗时约 25.71 秒

方法四:设置索引后使用.at定位

在设置索引的基础上,使用.at进行标量访问,性能达到最优。

start = time()
for disk in goodDiskName2016[:100]:
    b.at[disk,features27[0]]
print(time()-start)  # 耗时约 25.68 秒

总结

.loc和.iloc分别适用于基于标签和基于整数位置的索引,.at和.iat则用于快速访问单个元素。在大规模数据查找中,将查询列设置为索引并使用.at定位,可以显著提升性能。以上就是pandas中.loc、.iloc、.at和.iat的区别说明的详细内容,更多关于pandas索引优化的资料请关注本站其它相关文章!

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