R与tcltk / tcltk2：使用TkTable显示大data.frame时，提高了慢速性能吗？

Question

请在下面看到两个修改（稍后添加）...

我已经将一个大的data.frame加载到内存中（ 2.7 mio行和7列-74 MB RAM ）。

如果我想通过tcltk2包函数tk2edit使用Tcl / Tk的Tktable小部件查看数据

• 直到显示数据窗口需要15分钟以上
• R（包括Tcl / Tk）占用了大约7 GB的RAM（！） 。

例：

library(tcltk2)

my.data.frame <- data.frame(ID=1:2600000,
                            col1=rep(LETTERS,100000),
                            col2=rep(letters,1E5),
                            col3=26E5:1)       # about 40 MB of data

tk2edit(my.data.frame)

基本问题似乎是data.frame的每个单元必须通过两个嵌套循环加载到tcl数组中（ 请参阅此tktable问题中的代码 ）。

tcltk2软件包的功能tk2edit以相同的方式工作，但过于简化：

# my.data.frame contains a lot of rows...
for (i in 0:(dim(my.data.frame)[1])) {
        for (j in 0:(dim(my.data.frame)[2]-1)) {
                tclarray1[[i,j]] <- my.data.frame[i, j]
        }
}

问题：是否有任何方法可以通过tktable优化显示大data.frames，例如通过避免嵌套循环？ 我只想查看数据（无需编辑）...

tktable有-variable选项，您可以设置包含该表的所有数据TCL数组变量。 因此，我们“仅”必须找到一种方法，通过“从R调用tcl”来从R data.frame创建tcl数组...

PS：这不是tcltk2软件包的问题，​​但似乎是一个普遍的问题，如何将data.frame的数据“批量加载”到Tcl变量中...

PS2：好处是Tktable似乎能够有效地显示大量数据（我可以滚动甚至编辑单元格，而不会注意到任何严重的延迟）​​。

---

编辑1（ Tktable月1日）：将纯Tcl / Tk基准测试结果与Tktable和数组中的数据Tktable

我已经在Tcl / Tk中准备了一个简单的基准测试，以测量执行类似Tktable时间和内存消耗：

#!/usr/bin/env wish

package require Tktable

set rows 2700000
set columns 4

for {set row 0} {$row <= $rows} {incr row} {
  for {set column 0} {$column < $columns} {incr column} {
    if {$row == 0} {
      set data($row,$column) Titel$column
    } else {
      set data($row,$column) R${row}C${column}
    }
  }
}

ttk::frame .fr

table .fr.table -rows $rows -cols $columns -titlerows 1 -titlecols 0 -height 5 -width 25 -rowheight 1 -colwidth 9 -maxheight 100 -maxwidth 400 -selectmode extended -variable data -xscrollcommand {.fr.xscroll set} -yscrollcommand {.fr.yscroll set}

scrollbar .fr.xscroll -command {.fr.table xview} -orient horizontal
scrollbar .fr.yscroll -command {.fr.table yview}

pack .fr -fill both -expand 1
pack .fr.xscroll -side bottom -fill x
pack .fr.yscroll -side right -fill y
pack .fr.table -side right -fill both -expand 1

结果：

• 内存消耗：3.2 GB
• 直到显示该表格的时间：15秒。

结论： Tcl / Tk阵列浪费内存，但是性能非常好（将R与tcltk一起使用时15分钟的运行时间似乎是由于R与Tcl / Tk的通信开销引起的。

测试设置：Ubuntu 14.04 64 Bit with 16 GB RAM ...

---

编辑2（10/01/2015）：添加ttk :: treeview的纯Tcl / Tk基准测试结果，并在列表中添加数据

为了比较Tktable和ttk::treeview的内存消耗，我编写了以下代码：

#!/usr/bin/env wish
set rows 2700000
set columns 4
set data {}
set colnames {}
for {set i 0} {$i < $columns} {incr i} {
  lappend colnames Title$i
}
for {set row 0} {$row <= $rows} {incr row} {
  set newrow {}
  for {set column 0} {$column < $columns} {incr column} {
      lappend newrow R${row}C${column}
  }
  lappend data $newrow
}

ttk::treeview .tv -columns $colnames -show headings -yscrollcommand {.sbY set} -xscrollcommand {.sbX set}
foreach Element $data {
   .tv insert {} end -values $Element
}
foreach column $colnames {
  .tv heading $column -text $column
}
ttk::scrollbar .sbY -command {.tv yview}
ttk::scrollbar .sbX -command {.tv xview} -orient horizontal
pack .sbY -side right -fill y
pack .sbX -side bottom -fill x
pack .tv -side left -fill both

结果：

• 内存消耗：2 GB（列表中存储的数据：1.2 GB）
• 直到显示该表格的时间：15秒。
• 比较：10个mio行消耗7.2 GB RAM，但是选择一行则需要花费服务器秒（2-5）（可能的原因：内部列表遍历吗？）

结论：

• treeview比Tktable更具内存效率，因为它可以使用列表而不是数组。
• 对于更大的数据大小（>几百万行），行选择速度较慢（最后的行越多，速度就越慢！）

Answer 1

我发现在“未绑定”（命令）模式下使用Tktable一种可能的解决方案/解决方法。

使用Tktable的command选项，您可以指定每次在屏幕上显示一个单元格时都会调用的函数。 这避免了一次将所有数据从R加载到Tcl的情况，从而缩短了“启动”时间，并显着减少了TCL存储阵列和列表的方式所导致的内存消耗。

这样，每次滚动一系列函数时，都会要求提供可见单元格的内容。

即使超过10毫欧，它也对我有用。 行！

缺点：调用R函数返回每个单元格的Tcl变量仍然远远不够有效。 如果您是第一次滚动，则可以观看正在更新的单元格。 因此，我仍在寻找R和Tcl / Tk之间的批量数据传输解决方案。

欢迎任何改善性能的建议！

我实现了一个小型演示（具有1个mio行和21个列，消耗1.2 GB的RAM），并添加了一些按钮来测试不同的功能（例如缓存）。

注意：启动时间过长是由创建基础测试数据引起的，而不是由Tktable引起的！

library(tcltk)
library(data.table)

# Tktable example with -command ("unbound" mode) ---------------------------
# Doc: http://tktable.sourceforge.net/tktable/doc/tkTable.html

NUM.ROWS <- 1E6
NUM.COLS <- 20

# generate a big data.frame - this will take a while but is required for the demo
dt.data <- data.table(ID = 1:NUM.ROWS)

for (i in 1:NUM.COLS) {
  dt.data[, (paste("Col",i)) := paste0("R", 1:NUM.ROWS, " C", i)]
}

# Fill one cell with a long text containing special control characters to test the Tktable behaviour
dt.data[3,3 := "This is a long text with backslash \\ and \"quotes\"!"]

tclRequire("Tktable")

t <- tktoplevel()

tkwm.protocol(t, "WM_DELETE_WINDOW", function() tkdestroy(t))

# Function to return the current row and column as "calculated" value (without an underlying data "model")
calculated.data <- function(C) {
  # Function arguments  for Tcl "substitutions":
  # See:   http://tktable.sourceforge.net/tktable/doc/tkTable.html
  #   %c the column of the triggered cell.
  #   %C A convenience substitution for %r,%c.
  #   %i 0 for a read (get) and 1 for a write (set). Otherwise it is the current cursor position in the cell.
  #   %r the row of the triggered cell.
  return(tclVar(C))  # this does work!
}

# Function to return the content of a data.table for the current row and colum
data.frame.data <- function(r, c) {
  if( r == "0")
    return(tclVar(names(dt.data)[as.integer(c)+1]))             # First row contains the column names
  else
    return(tclVar(as.character(dt.data[as.integer(r)+1, as.integer(c)+1, with = FALSE])))   # Other rows are data rows
}

frame <- ttklabelframe(t, text = "Data:")
# Add the table to the window environment to ensure killing it when the window is closed (= no more phantom calls to the data command handler)
# Cache = TRUE: This greatly enhances speed performance when used with -command but uses extra memory.
t$env$table <- tkwidget(frame, "table", rows = NUM.ROWS, cols = NUM.COLS, titlerows = 1, selecttype = "cell", selectmode = "extended", command = calculated.data, cache = TRUE, yscrollcommand = function(...) tkset(scroll.y, ...), xscrollcommand = function(...) tkset(scroll.x, ...))

scroll.x <- ttkscrollbar(frame, orient = "horizontal", command=function(...) tkxview(t$env$table,...))  # command that performs the scrolling
scroll.y <- ttkscrollbar(frame, orient = "vertical", command=function(...) tkyview(t$env$table,...))  # command that performs the scrolling

buttons <- ttkframe(t)
btn.read.only <- ttkbutton(buttons, text = "make read only", command = function() tkconfigure(t$env$table, state = "disabled"))
btn.read.write <- ttkbutton(buttons, text = "make writable", command = function() tkconfigure(t$env$table, state = "normal"))
btn.clear.cache <- ttkbutton(buttons, text = "clear cache", command = function() tcl(t$env$table, "clear", "cache"))
btn.bind.data.frame <- ttkbutton(buttons, text = "Fill cells from R data.table",
                                 command = function() {
                                   tkconfigure(t$env$table, command = data.frame.data, rows = nrow(dt.data), cols = ncol(dt.data), titlerows = 1)
                                   tcl(t$env$table, "clear", "cache")
                                   tkwm.title(t,"Cells are filled from an R data.table")
                                 })
btn.bind.calc.value <- ttkbutton(buttons, text = "Fill cells with calculated values",
                                 command = function() {
                                   tkconfigure(t$env$table, command = calculated.data, rows = 1E5, cols = 40)
                                   tcl(t$env$table, "clear", "cache")
                                   tkwm.title(t,"Cells are calculated values (to test the highest performance possible)")
                                 })

tkgrid(btn.read.only, row = 0, column = 1)
tkgrid(btn.read.write, row = 0, column = 2)
tkgrid(btn.clear.cache, row = 0, column = 3)
tkgrid(btn.bind.data.frame, row = 0, column = 5)
tkgrid(btn.bind.calc.value, row = 0, column = 6)

tkpack(frame, fill = "both", expand = TRUE)
tkpack(scroll.x, fill = "x", expand = FALSE, side = "bottom")
tkpack(scroll.y, fill = "y", expand = FALSE, side = "right")
tkpack(t$env$table, fill = "both", expand = TRUE, side = "left")
tkpack(buttons, side = "bottom")