扩展 Pandas Timestamp 类：原理、方法与注意事项

本文深入探讨了如何扩展 pandas 库中的 `Timestamp` 类，并解释了直接继承和添加方法时遇到的问题。通过分析 pandas 源码，揭示了 `Timestamp` 类设计的特殊性，并提供了一种可行的扩展方案，同时指出了 `__init__` 方法在特定情况下的冗余性。

Pandas 的 Timestamp 类是处理时间序列数据的核心组件。有时，我们可能需要扩展其功能，例如添加自定义方法。然而，直接继承 Timestamp 类并添加方法可能会遇到一些意想不到的问题。本文将深入探讨这些问题的原因，并提供一种可行的解决方案。

扩展 Timestamp 类的挑战

尝试通过以下方式扩展 Timestamp 类：

import pandas as pd

class T(pd.Timestamp):

    def __init__(self, *args, **kwargs):
        super().__init__(*args, **kwargs)

    def to_unix_epoch(self) -> int:
        return int(self.to_pydatetime().timestamp())

t = T('2012-12-16')
print(type(t))

运行以上代码，会发现 t 并不是 T 类的实例，而是 pandas._libs.tslibs.timestamps.Timestamp 的实例。这是因为 Timestamp 类的 __new__ 方法在实例创建过程中，强制指定了实例的类型。

源码分析：__new__ 方法的作用

为了理解这个问题，我们需要查看 pandas 的源码。Timestamp.__new__ 方法负责创建 Timestamp 类的实例。该方法执行一系列操作后，最终调用了 create_timestamp_from_ts 函数。

create_timestamp_from_ts 函数的关键部分如下：

ts_base = _Timestamp.__new__(Timestamp, pass_year, dts.month,
                             dts.day, dts.hour, dts.min,
                             dts.sec, dts.us, tz, fold=fold)

ts_base._value = value
ts_base.year = dts.year
ts_base.nanosecond = dts.ps // 1000
ts_base._creso = reso

return ts_base

可以看到，_Timestamp.__new__(Timestamp, ...) 强制创建了一个 Timestamp 类的实例，而不是我们期望的 T 类的实例。因此，即使我们继承了 Timestamp 类，最终创建的仍然是 Timestamp 类的实例。

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可行的解决方案

由于 Timestamp 类的设计限制，直接继承并扩展可能不是最佳选择。一种可行的解决方案是在创建实例后，强制更改实例的 __class__ 属性。

import pandas as pd

class T(pd.Timestamp):

    def __new__(cls, *args, **kwargs):
        instance = super().__new__(cls, *args, **kwargs)
        instance.__class__ = cls
        return instance

    def to_unix_epoch(self) -> int:
        return int(self.to_pydatetime().timestamp())

t = T('2012-12-16')
print(type(t))
print(t.to_unix_epoch())

这种方法虽然可以解决问题，但并不推荐，因为它可能会导致一些潜在的副作用。更安全和推荐的做法是使用组合（Composition）而不是继承（Inheritance）。创建一个包含 Timestamp 对象的新类，并将自定义方法添加到该类中。

import pandas as pd

class MyTimestamp:
    def __init__(self, timestamp):
        self._timestamp = timestamp

    def to_unix_epoch(self) -> int:
        return int(self._timestamp.to_pydatetime().timestamp())

# 使用示例
ts = pd.Timestamp('2023-10-27')
my_ts = MyTimestamp(ts)
print(my_ts.to_unix_epoch())

关于 __init__ 方法的说明

在最初的示例代码中，__init__ 方法如下：

def __init__(self, *args, **kwargs):
    super().__init__(*args, **kwargs)

这个 __init__ 方法实际上并没有做任何有意义的事情。它只是简单地调用了父类的 __init__ 方法，并将相同的参数传递给它。在这种情况下，可以完全移除这个 __init__ 方法。

总结

扩展 pandas 的 Timestamp 类需要理解其内部实现。由于 Timestamp 类的 __new__ 方法的特殊性，直接继承并扩展可能会遇到问题。虽然可以通过强制更改实例的 __class__ 属性来解决，但更推荐使用组合的方式来添加自定义功能。同时，需要注意 __init__ 方法在特定情况下的冗余性。通过理解这些细节，可以更好地利用 pandas 库处理时间序列数据。

以上就是扩展 Pandas Timestamp 类：原理、方法与注意事项的详细内容，更多请关注php中文网其它相关文章！