Python 使用 NumPy 与 pandas 内存优化

答案：通过选用合适数据类型、及时释放内存、分块处理及利用NumPy视图可有效优化Python内存使用。具体包括将整数和浮点数降级为int8/int16/float32，分类变量转为category类型；用del删除无用对象并调用gc.collect()；对大文件使用read_csv(chunksize)分批读取；优先使用NumPy结构化数组与视图避免冗余复制，从而降低内存占用提升处理效率。

Python 在数据处理中广泛使用 NumPy 和 pandas，但随着数据量增大，内存占用会迅速上升。优化内存使用不仅能提升运行效率，还能避免程序崩溃。以下是一些实用的内存优化策略。

1. 使用合适的数据类型

默认情况下，pandas 为数值列使用 float64 或 int64 类型，但这对许多实际场景来说过于“重”。通过降级数据类型可显著减少内存消耗。

• 整数列若取值较小（如 ID、年龄），可用 int8、int16 替代 int64
• 浮点数若不需要高精度，可用 float32 替代 float64，节省一半空间
• 分类数据（如性别、状态）应转换为 category 类型，尤其当唯一值较少时

示例代码：

import pandas as pd
<h1>假设 df 是原始 DataFrame</h1><p>df['age'] = pd.to_numeric(df['age'], downcast='integer')  # 自动选择最小合适整型
df['price'] = pd.to_numeric(df['price'], downcast='float') # 使用 float32
df['category_col'] = df['category_col'].astype('category')

2. 及时释放不用的数据

在处理大文件或链式操作时，中间变量容易累积，造成内存堆积。

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• 用完就删：使用 del 删除不再需要的 DataFrame 或数组
• 配合 gc.collect() 主动触发垃圾回收，尤其在循环中
• 避免复制：使用 .copy() 要谨慎，尽量用视图操作

示例：

存了个图

视频图片解析/字幕/剪辑，视频高清保存/图片源图提取

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import gc
<p>del large_df
gc.collect()

3. 分块读取和处理数据

对于超大 CSV 文件，一次性加载可能超出内存限制。

• 使用 pandas.read_csv(chunksize=n) 分批读取
• 逐块处理并汇总结果，避免全量驻留内存
• NumPy 中也可通过切片分段处理数组

示例：

chunk_list = []
for chunk in pd.read_csv('big_file.csv', chunksize=10000):
    chunk['value'] = pd.to_numeric(chunk['value'], downcast='float')
    chunk_list.append(chunk)
<p>df = pd.concat(chunk_list, ignore_index=True)

4. 利用 NumPy 的内存视图与结构化数组

NumPy 数组比原生 Python 列表更省内存，且支持更精细控制。

• 优先使用 NumPy 数组存储数值数据，而非 list of dict
• 多字段数据可用 structured array，避免多个独立数组
• 利用切片获取视图（view）而非副本，减少内存拷贝

示例：

import numpy as np
<h1>定义结构化 dtype</h1><p>dt = np.dtype([('name', 'U10'), ('age', 'i1'), ('score', 'f4')])
data = np.zeros(1000, dtype=dt)
data['age'] = np.random.randint(18, 65, 1000)
data['score'] = np.random.rand(1000).astype('float32')

基本上就这些。关键是根据数据特征选择合适的类型，避免冗余复制，并合理分批处理。内存优化不复杂但容易忽略。

以上就是Python 使用 NumPy 与 pandas 内存优化的详细内容，更多请关注php中文网其它相关文章！