帶有移動窗口的滾動均值

Question

我的數據框有一個每日價格列和一個窗口大小列：

df = pd.DataFrame(columns = ['price', 'window'],
             data = [[100, 1],[120, 2], [115, 2], [116, 2], [100, 4]])

df

        price   window
0        100    1
1        120    2
2        115    2
3        116    2
4        100    4

我想使用窗口列的窗口計算每行的價格滾動平均值。

結果是這樣的：

df
    price   window  rolling_mean_price
0   100        1    100.00
1   120        2    110.00
2   115        2    117.50
3   116        2    115.50
4   100        4    112.75

我沒有找到任何優雅的方法來使用 apply 並且我拒絕遍歷我的 DataFrame 的每一行......

Answer 1

就原始速度和復雜性而言，最佳解決方案基於求和表中的想法。 這個問題可以看成是一張一維的表格。 您可以在下面找到幾種方法，按照從最好到最差的順序排列。

Numpy + 線性復雜度

size = len(df['price'])
price = np.zeros(size + 1)
price[1:] = df['price'].values.cumsum()

window = np.clip(np.arange(size) - (df['window'].values - 1), 0, None)
df['rolling_mean_price'] = (price[1:] - price[window]) / df['window'].values

print(df)

輸出

   price  window  rolling_mean_price
0    100       1              100.00
1    120       2              110.00
2    115       2              117.50
3    116       2              115.50
4    100       4              112.75

Loopy + 線性復雜度

price = df['price'].values.cumsum()
df['rolling_mean_price'] = [(price[i] - float((i - w) > -1) * price[i-w]) / w for i, w in enumerate(df['window'])]

Loopy + 二次復雜度

price = df['price'].values
df['rolling_mean_price'] = [price[i - (w - 1):i + 1].mean() for i, w in enumerate(df['window'])]

Answer 2

我不會推薦使用pandas.DataFrame.apply()這種方法（原因在此處描述），但如果您堅持使用，這里有一個解決方案：

df['rolling_mean_price'] = df.apply(
    lambda row: df.rolling(row.window).price.mean().iloc[row.name], axis=1)

輸出如下所示：

>>> print(df)
   price  window  rolling_mean_price
0    100       1              100.00
1    120       2              110.00
2    115       2              117.50
3    116       2              115.50
4    100       4              112.75