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Polars GroupBy:如何在计算均值时正确忽略 NaN 值

霞舞

霞舞

发布时间:2025-12-29 18:19:17

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来源于php中文网

原创

Polars GroupBy:如何在计算均值时正确忽略 NaN 值

在 polars 中,`mean()` 默认不自动忽略 nan,需显式调用 `drop_nans()` 或 `fill_nan(none)` 才能获得与 pandas 一致的 nan 安全均值结果;推荐优先使用 `drop_nans().mean()`,语义清晰且性能优秀。

在 Polars 中进行分组均值计算时,一个常见误区是直接使用 pl.col("values").mean()——该方法不会跳过 NaN 值,只要组内存在任意 NaN,整组均值即返回 NaN(不同于 Pandas 的默认行为)。这会导致分析结果意外丢失,尤其在处理真实世界含缺失值的数据时。

✅ 正确且高效的做法是:先剔除 NaN,再求均值

import polars as pl
import numpy as np

test_data = pl.DataFrame({
    "group": ["A", "A", "B", "B"],
    "values": [1.0, np.nan, 2.0, 3.0]
})

result = test_data.group_by("group").agg(
    pl.col("values").drop_nans().mean()
)
print(result)

输出:

shape: (2, 2)
┌───────┬────────┐
│ group ┆ values │
│ ---   ┆ ---    │
│ str   ┆ f64    │
╞═══════╪════════╡
│ A     ┆ 1.0    │
│ B     ┆ 2.5    │
└───────┴────────┘

drop_nans() 是 Polars 原生、零拷贝优化的操作,专为浮点型/数值列设计,语义明确(“丢弃 NaN 后再聚合”),且完全向量化,避免了 map_elements 等 Python 层循环带来的严重性能损耗。

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⚠️ 替代方案说明:
你可能看到 fill_nan(None) 也被用于实现类似效果:

pl.col("values").fill_nan(None).mean()

该写法将 NaN 替换为 None(即 Polars 的 null),而 mean() 对 null 值天然跳过——因此结果等价。基准测试表明,在超大数据集(如 1 亿行)上,fill_nan(None).mean() 略快约 1.6×(737ms vs 1.21s),但差异源于底层实现细节,而非算法本质;且当分组数显著增加时,drop_nans().mean() 的并行扩展性更优。

? 实践建议:

  • 首选 drop_nans().mean()代码可读性强,意图一目了然,适用于绝大多数场景(百万至千万级数据毫无压力);
  • 避免 map_elements(lambda x: np.nanmean(x.to_numpy())):虽功能正确,但触发 Python 解释器循环 + NumPy 转换,丧失 Polars 向量化优势,性能下降可达数十倍;
  • 不要依赖 mean().fill_null(0) 等后置填充:这会掩盖真实缺失,导致统计偏差。

总结:Polars 的 NaN 处理强调显式性与可控性。drop_nans() 是专为该需求设计的轻量、安全、高性能原语——记住这一组合,即可写出既正确又高效的分组均值逻辑。

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