『改訂新版前処理大全』の話と Apache Parquet の話 #TokyoR

『改訂新版前処理大全』のR言語版サンプルコードとApache parquetによる高速化の話。 #TokyoR

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1. 『改訂新版前処理大全』の話と Apache Parquet の話 Tokyo.R #113 2024/06/08 @bob3bob3
2. 『改訂新版前処理大全』 • 2018年に発売されてデータ分析界隈で 大きな話題となった『前処理大全』のアッ プデート版。
 • データサイエンスに取り組む上で欠かせ ない前処理の効率的な処理方法を網羅 的に習得できる構成。
 • サンプルデータがApache Parquet形式 で提供されているのも特徴。
 • 旧版ではR、Python、SQLを用いた実装 方法を紹介していたが、改訂新版では BigQuery準拠のSQL、最新バージョンの Pandas、Rの代わりに高速なPolarsに変 更しました。

3. 『改訂新版前処理大全』 Rの代わりに高 速なPolarsに変 更しました。

4. というわけで、Rで『改訂新版前処理大全』 のサンプルコードを書いています。
5. 例1
6. 例1）ビジネスホテルかつ宿泊人数が1名の予約履歴の抽出 reservation（200万件、11列） hotel（5千件、39列）
7. 例1）ビジネスホテルかつ宿泊人数が1名の予約履歴の抽出 reservation（200万件、11列） hotel（5千件、39列）
8. 例1）ビジネスホテルかつ宿泊人数が1名の予約履歴の抽出 # Not Awesome reservation |> inner_join(hotel, by = "hotel_id") |> dplyr::filter(hotel_type == "ビジネスホテル" & people_num == 1) # Awesome reservation |> dplyr::filter(people_num == 1) |> inner_join( hotel |> dplyr::filter(hotel_type == "ビジネスホテル") |> select(hotel_id), by = "hotel_id" )
9. 例1）ビジネスホテルかつ宿泊人数が1名の予約履歴の抽出 # Not Awesome reservation |> inner_join(hotel, by = "hotel_id") |> dplyr::filter(hotel_type == "ビジネスホテル" & people_num == 1) reservationとhotelをすべて結合してから条件指定によってデータの抽出を行っている。 また必要な列に絞らずhotelマスターのすべての列を出力している。
10. 例1）ビジネスホテルかつ宿泊人数が1名の予約履歴の抽出 # Awesome reservation |> dplyr::filter(people_num == 1) |> inner_join( hotel |> dplyr::filter(hotel_type == "ビジネスホテル") |> select(hotel_id), by = "hotel_id" ) reservationとhotelそれぞれを必要な行と列に絞ってからjoinしている。
11. 例1）ビジネスホテルかつ宿泊人数が1名の予約履歴の抽出 Awesomeなコードの方が中央値で6倍 ぐらい速い。 joinする前にそれぞれのデータをできる 限り小さくしておくこと！
12. Apache Parquet による前処理の高速化
13. Apache Parquet による前処理の高速化 • Apache Parquet はオープンソースの列指向データファイルフォーマットで、効率的 なデータの保存と検索のために設計されています。 • 複雑なデータを一括処理するための高性能な圧縮とエンコード方式を提供し、多く のプログラミング言語と分析ツールでサポートされています。 • Rではarrowパッケージで Apache Parquet を扱うことができます。
14. Apache Parquet による前処理の高速化 # データフレームとして reservation_df <- read_parquet( "https://github.com/ghmagazine/awesomebook_v2/raw/main/data/reservation.parquet" ) # Arrow Table として reservation_at <- read_parquet( "https://github.com/ghmagazine/awesomebook_v2/raw/main/data/reservation.parquet", as_data_frame = FALSE ) parquet形式のデータをarrowパッケージのread_parquet()関数で読み込む。 デフォルトではデータフレームとして読み込まれるが、引数に as_data_frame = FALSE を付けるとArrow Tableとして読み込まれる。
15. Apache Parquet による前処理の高速化 # データフレームの処理 reservation_df |> dplyr::filter(status != "canceled") |> summarise(reservation_cnt = n(), .by = c(hotel_id, customer_id)) # Arrow Table の処理 reservation_at |> dplyr::filter(status != "canceled") |> summarise(reservation_cnt = n(), .by = c(hotel_id, customer_id)) |> collect() #この処理が加わっただけ ホテルごと顧客ごとの予約数の集計処理。 Arrow Table も tidyverse で処理できるが、最後に collect()を実行することで結果が得られる。
16. Apache Parquet による前処理の高速化 中央値で約35倍の速さ！ Tidyverseのすべての機能が ApacheParquetで使えるわけではない ようですが、積極的に使っていきましょ う！ eitsupiさんの以前の発表やuriboさんの 資料もご参考に。
17. Apache Parquet の資料 @eitsupi さん @uribo さん https://eitsupi.github.io/tokyorslide/tokyor_97 https://uribo.quarto.pub/hello-r-arrow/
18. 例2
19. 例2）予約履歴データに対象キャンペーン情報を付与 reservation（200万件、11列） campaign（30件、3列）
20. 例2）予約履歴データに対象キャンペーン情報を付与 reservation（200万件、11列） campaign（30件、3列）
21. 例2）予約履歴データに対象キャンペーン情報を付与 # Not Awesome reservation |> cross_join(campaign) |> dplyr::filter(reserved_at >= starts_at & reserved_at <= ends_at) |> select(!c(starts_at, ends_at)) # Awesome campaign_expanded <- campaign |> rowwise() |> mutate(reserve_date = list(seq(date(starts_at), date(ends_at), by="day"))) |> unnest(reserve_date) reservation |> mutate(reserve_date = date(reserved_at)) |> left_join(campaign_expanded, by = "reserve_date",relationship = "many-to-many") |> select(!reserve_date)
22. # Not Awesome reservation |> cross_join(campaign) |> dplyr::filter(reserved_at >= starts_at & reserved_at <= ends_at) |> select(!c(starts_at, ends_at)) 例2）予約履歴データに対象キャンペーン情報を付与 予約履歴にキャンペーンマスターをクロス結合、その後キャンペーン期間の行のみを抽 出。最後に不要な列を削除。
23. # Awesome campaign_expanded <- campaign |> rowwise() |> mutate(reserve_date = list(seq(date(starts_at), date(ends_at), by="day"))) |> unnest(reserve_date) reservation |> mutate(reserve_date = date(reserved_at)) |> left_join(campaign_expanded, by = "reserve_date",relationship = "many-to-many") |> select(!reserve_date) 例2）予約履歴データに対象キャンペーン情報を付与 キャンペーンマスターにキャンペーン期間のすべての日付の列を追加。 日付をキーに予約履歴にキャンペーンマスターを結合。
24. 例2）予約履歴データに対象キャンペーン情報を付与 Awesomeなコードの方がおよそ6倍速い！
25. 全編はこちらで順次公開予定 https://morimotoosamu.github.io/awesomebook_v2/
26. Enjoy!