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Python使用稀疏矩陣節(jié)省內(nèi)存實(shí)例
2018-04-25
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Python使用稀疏矩陣節(jié)省內(nèi)存實(shí)例

這篇文章主要介紹了Python使用稀疏矩陣節(jié)省內(nèi)存實(shí)例,矩陣中非零元素的個數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于矩陣元素的總數(shù)，并且非零元素的分布沒有規(guī)律，則稱該矩陣為稀疏矩陣,需要的朋友可以參考下


推薦系統(tǒng)中經(jīng)常需要處理類似user_id, item_id, rating這樣的數(shù)據(jù)，其實(shí)就是數(shù)學(xué)里面的稀疏矩陣，scipy中提供了sparse模塊來解決這個問題，但scipy.sparse有很多問題不太合用：

1、不能很好的同時支持data[i, ...]、data[..., j]、data[i, j]快速切片；
2、由于數(shù)據(jù)保存在內(nèi)存中，不能很好的支持海量數(shù)據(jù)處理。

要支持data[i, ...]、data[..., j]的快速切片，需要i或者j的數(shù)據(jù)集中存儲；同時，為了保存海量的數(shù)據(jù)，也需要把數(shù)據(jù)的一部分放在硬盤上，用內(nèi)存做buffer。這里的解決方案比較簡單，用一個類Dict的東西來存儲數(shù)據(jù)，對于某個i（比如9527），它的數(shù)據(jù)保存在dict['i9527']里面，同樣的，對于某個j（比如3306），它的全部數(shù)據(jù)保存在dict['j3306']里面，需要取出data[9527, ...]的時候，只要取出dict['i9527']即可，dict['i9527']原本是一個dict對象，儲存某個j對應(yīng)的值，為了節(jié)省內(nèi)存空間，我們把這個dict以二進(jìn)制字符串形式存儲，直接上代碼：

代碼如下:

'''
Sparse Matrix
'''
import struct
import numpy as np
import bsddb
from cStringIO import StringIO
 
class DictMatrix():
    def __init__(self, container = {}, dft = 0.0):
        self._data  = container
        self._dft   = dft
        self._nums  = 0
 
    def __setitem__(self, index, value):
        try:
            i, j = index
        except:
            raise IndexError('invalid index')
 
        ik = ('i%d' % i)
        # 為了節(jié)省內(nèi)存，我們把j, value打包成字二進(jìn)制字符串
        ib = struct.pack('if', j, value)
        jk = ('j%d' % j)
        jb = struct.pack('if', i, value)
 
        try:
            self._data[ik] += ib
        except:
            self._data[ik] = ib
        try:
            self._data[jk] += jb
        except:
            self._data[jk] = jb
        self._nums += 1
 
    def __getitem__(self, index):
        try:
            i, j = index
        except:
            raise IndexError('invalid index')
 
        if (isinstance(i, int)):
            ik = ('i%d' % i)
            if not self._data.has_key(ik): return self._dft
            ret = dict(np.fromstring(self._data[ik], dtype = 'i4,f4'))
            if (isinstance(j, int)): return ret.get(j, self._dft)
 
        if (isinstance(j, int)):
            jk = ('j%d' % j)
            if not self._data.has_key(jk): return self._dft
            ret = dict(np.fromstring(self._data[jk], dtype = 'i4,f4'))
 
        return ret
 
    def __len__(self):
        return self._nums
 
    def __iter__(

測試代碼：

代碼如下:
import timeit
timeit.Timer('foo = __main__.data[9527, ...]', 'import __main__').timeit(number = 1000)

消耗1.4788秒，大概讀取一條數(shù)據(jù)1.5ms。
采用類Dict來存儲數(shù)據(jù)的另一個好處是你可以隨便用內(nèi)存Dict或者其他任何形式的DBM，甚至傳說中的Tokyo Cabinet….

好了，碼完收工。



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') } function initGt() { var handler = function (captchaObj) { captchaObj.appendTo('#captcha'); captchaObj.onReady(function () { $("#wait").hide(); }).onSuccess(function(){ $('.getcheckcode').removeClass('dis'); $('.getcheckcode').trigger('click'); }); window.captchaObj = captchaObj; }; $('#captcha').show(); $.ajax({ url: "/login/gtstart?t=" + (new Date()).getTime(), // 加隨機(jī)數(shù)防止緩存 type: "get", dataType: "json", success: function (data) { $('#text').hide(); $('#wait').show(); // 調(diào)用 initGeetest 進(jìn)行初始化 // 參數(shù)1：配置參數(shù) // 參數(shù)2：回調(diào)，回調(diào)的第一個參數(shù)驗(yàn)證碼對象，之后可以使用它調(diào)用相應(yīng)的接口 initGeetest({ // 以下 4 個配置參數(shù)為必須，不能缺少 gt: data.gt, challenge: data.challenge, offline: !data.success, // 表示用戶后臺檢測極驗(yàn)服務(wù)器是否宕機(jī) new_captcha: data.new_captcha, // 用于宕機(jī)時表示是新驗(yàn)證碼的宕機(jī) product: "float", // 產(chǎn)品形式，包括：float，popup width: "280px", https: true // 更多配置參數(shù)說明請參見：http://docs.geetest.com/install/client/web-front/ }, handler); } }); } function codeCutdown() { if(_wait == 0){ //倒計(jì)時完成 $(".getcheckcode").removeClass('dis').html("重新獲取"); }else{ $(".getcheckcode").addClass('dis').html("重新獲取("+_wait+"s)"); _wait--; setTimeout(function () { codeCutdown(); },1000); } } function inputValidate(ele,telInput) { var oInput = ele; var inputVal = oInput.val(); var oType = ele.attr('data-type'); var oEtag = $('#etag').val(); var oErr = oInput.closest('.form_box').next('.err_txt'); var empTxt = '請輸入'+oInput.attr('placeholder')+'！'; var errTxt = '請輸入正確的'+oInput.attr('placeholder')+'！'; var pattern; if(inputVal==""){ if(!telInput){ errFun(oErr,empTxt); } return false; }else { switch (oType){ case 'login_mobile': pattern = /^1[3456789]\d{9}$/; if(inputVal.length==11) { $.ajax({ url: '/login/checkmobile', type: "post", dataType: "json", data: { mobile: inputVal, etag: oEtag, page_ur: window.location.href, page_referer: document.referrer }, success: function (data) { } }); } break; case 'login_yzm': pattern = /^\d{6}$/; break; } if(oType=='login_mobile'){ } if(!!validateFun(pattern,inputVal)){ errFun(oErr,'') if(telInput){ $('.getcheckcode').removeClass('dis'); } }else { if(!telInput) { errFun(oErr, errTxt); }else { $('.getcheckcode').addClass('dis'); } return false; } } return true; } function errFun(obj,msg) { obj.html(msg); if(msg==''){ $('.login_submit').removeClass('dis'); }else { $('.login_submit').addClass('dis'); } } function validateFun(pat,val) { return pat.test(val); }