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DataStoreのI/O操作

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DataStoreは、さまざまなファイルフォーマットやデータソースの読み込みと書き出しに対応しています。

データの読み込み

CSVファイル

read_csv(filepath_or_buffer, sep=',', header='infer', names=None, 
         usecols=None, dtype=None, nrows=None, skiprows=None,
         compression=None, encoding=None, **kwargs)

例:

from chdb import datastore as pd

# Basic CSV read
ds = pd.read_csv("data.csv")

# With options
ds = pd.read_csv(
    "data.csv",
    sep=";",                    # Custom delimiter
    header=0,                   # Header row index
    names=['a', 'b', 'c'],      # Custom column names
    usecols=['a', 'b'],         # Only read specific columns
    dtype={'a': 'Int64'},       # Specify dtypes
    nrows=1000,                 # Read only first 1000 rows
    skiprows=1,                 # Skip first row
    compression='gzip',         # Compressed file
    encoding='utf-8'            # Encoding
)

# From URL
ds = pd.read_csv("https://example.com/data.csv")

Parquet ファイル

大規模なデータセットに適しており、圧縮効率に優れた列指向フォーマットです。

read_parquet(path, columns=None, **kwargs)

例:

# Basic Parquet read
ds = pd.read_parquet("data.parquet")

# Read specific columns only (efficient - only reads needed data)
ds = pd.read_parquet("data.parquet", columns=['col1', 'col2', 'col3'])

# From S3
ds = pd.read_parquet("s3://bucket/data.parquet")

JSONファイル

read_json(path_or_buf, orient=None, lines=False, **kwargs)

例:

# Standard JSON
ds = pd.read_json("data.json")

# JSON Lines (newline-delimited)
ds = pd.read_json("data.jsonl", lines=True)

# JSON with specific orientation
ds = pd.read_json("data.json", orient='records')

Excelファイル

read_excel(io, sheet_name=0, header=0, names=None, **kwargs)

例:

# Read first sheet
ds = pd.read_excel("data.xlsx")

# Read specific sheet
ds = pd.read_excel("data.xlsx", sheet_name="Sheet1")
ds = pd.read_excel("data.xlsx", sheet_name=2)  # Third sheet

# Read multiple sheets (returns dict)
sheets = pd.read_excel("data.xlsx", sheet_name=['Sheet1', 'Sheet2'])

SQL データベース

read_sql(sql, con, **kwargs)

例:

# Read from SQL query
ds = pd.read_sql("SELECT * FROM users", connection)
ds = pd.read_sql("SELECT * FROM orders WHERE date > '2024-01-01'", connection)

その他のフォーマット

# Feather (Arrow)
ds = pd.read_feather("data.feather")

# ORC
ds = pd.read_orc("data.orc")

# Pickle
ds = pd.read_pickle("data.pkl")

# Fixed-width formatted
ds = pd.read_fwf("data.txt", widths=[10, 20, 15])

# HTML tables
ds = pd.read_html("https://example.com/table.html")[0]

データの書き込み

to_csv

CSVフォーマットでエクスポートします。

to_csv(path_or_buf=None, sep=',', na_rep='', header=True, 
       index=True, mode='w', compression=None, **kwargs)

例:

ds = pd.read_parquet("data.parquet")

# Basic export
ds.to_csv("output.csv")

# With options
ds.to_csv(
    "output.csv",
    sep=";",                    # Custom delimiter
    index=False,                # Don't include index
    header=True,                # Include header
    na_rep='NULL',              # Represent NaN as 'NULL'
    compression='gzip'          # Compress output
)

# To string
csv_string = ds.to_csv()

to_parquet

Parquetフォーマットにエクスポートします (大量のデータに推奨) 。

to_parquet(path, engine='pyarrow', compression='snappy', **kwargs)

例:

# Basic export
ds.to_parquet("output.parquet")

# With compression options
ds.to_parquet("output.parquet", compression='gzip')
ds.to_parquet("output.parquet", compression='zstd')

# Partitioned output
ds.to_parquet(
    "output/",
    partition_cols=['year', 'month']
)

to_json

JSONフォーマットでエクスポートします。

to_json(path_or_buf=None, orient='records', lines=False, **kwargs)

例:

# Standard JSON (array of records)
ds.to_json("output.json", orient='records')

# JSON Lines (one JSON object per line)
ds.to_json("output.jsonl", lines=True)

# Different orientations
ds.to_json("output.json", orient='split')    # {columns, data, index}
ds.to_json("output.json", orient='records')  # [{col: val}, ...]
ds.to_json("output.json", orient='columns')  # {col: {idx: val}}

# To string
json_string = ds.to_json()

to_excel

Excelフォーマットにエクスポートします。

to_excel(excel_writer, sheet_name='Sheet1', index=True, **kwargs)

例:

# Single sheet
ds.to_excel("output.xlsx")
ds.to_excel("output.xlsx", sheet_name="Data", index=False)

# Multiple sheets
with pd.ExcelWriter("output.xlsx") as writer:
    ds1.to_excel(writer, sheet_name="Sales")
    ds2.to_excel(writer, sheet_name="Inventory")

to_sql

SQLデータベースへエクスポートするか、SQL文字列を生成します。

to_sql(name=None, con=None, schema=None, if_exists='fail', **kwargs)

例:

# Generate SQL query (no execution)
sql = ds.to_sql()
print(sql)
# SELECT ...
# FROM ...
# WHERE ...

# Write to database
ds.to_sql("table_name", connection, if_exists='replace')

その他のエクスポート方法

# To pandas DataFrame
df = ds.to_df()
df = ds.to_pandas()

# To Arrow Table
table = ds.to_arrow()

# To NumPy array
arr = ds.to_numpy()

# To dictionary
d = ds.to_dict()
d = ds.to_dict(orient='records')  # List of dicts
d = ds.to_dict(orient='list')     # Dict of lists

# To records (list of tuples)
records = ds.to_records()

# To string
s = ds.to_string()
s = ds.to_string(max_rows=100)

# To Markdown
md = ds.to_markdown()

# To HTML
html = ds.to_html()

# To LaTeX
latex = ds.to_latex()

# To clipboard
ds.to_clipboard()

# To pickle
ds.to_pickle("output.pkl")

# To feather
ds.to_feather("output.feather")

ファイルフォーマットの比較

フォーマット 読み取り速度 書き込み速度 ファイルサイズ スキーマ 最適な用途
Parquet 高速 高速 小 あり 大規模データセット、分析用途
CSV 中程度 高速 大 なし 互換性、シンプルなデータ
JSON 低速 中程度 大 一部 API、ネストされたデータ
Excel 低速 低速 中程度 一部 非技術系ユーザーとの共有
Feather 非常に高速 非常に高速 中程度 あり プロセス間連携、pandas

推奨事項

  1. 分析ワークロード向け: Parquet を使用

    • 列指向フォーマットのため、必要なカラムだけを読み取れます
    • 高い圧縮率
    • データ型を保持できます

  2. データ交換向け: CSV または JSON を使用

    • 幅広い互換性
    • 人間が読める形式

  3. pandas との相互運用向け: Feather または Arrow を使用

    • 最速のシリアライゼーション
    • 型を保持できます

圧縮対応

圧縮ファイルの読み込み

# Auto-detect from extension
ds = pd.read_csv("data.csv.gz")
ds = pd.read_csv("data.csv.bz2")
ds = pd.read_csv("data.csv.xz")
ds = pd.read_csv("data.csv.zst")

# Explicit compression
ds = pd.read_csv("data.csv", compression='gzip')

圧縮ファイルへの書き込み

# CSV with compression
ds.to_csv("output.csv.gz", compression='gzip')
ds.to_csv("output.csv.bz2", compression='bz2')

# Parquet (always compressed)
ds.to_parquet("output.parquet", compression='snappy')  # Default
ds.to_parquet("output.parquet", compression='gzip')
ds.to_parquet("output.parquet", compression='zstd')    # Best ratio
ds.to_parquet("output.parquet", compression='lz4')     # Fastest

圧縮オプション

圧縮方式 速度 圧縮率 用途
snappy 非常に高速 低 Parquet のデフォルト
lz4 非常に高速 低 速度優先
gzip 中程度 高 互換性重視
zstd 高速 非常に高い バランス重視
bz2 低速 非常に高い 最大圧縮率重視

ストリーミング I/O

メモリに収まりきらない非常に大きなファイルの場合:

chunk単位での読み取り

# Read in chunks
for chunk in pd.read_csv("large.csv", chunksize=100000):
    # Process each chunk
    process(chunk)

# Using iterator
reader = pd.read_csv("large.csv", iterator=True)
chunk = reader.get_chunk(10000)

ClickHouse Streaming の利用

from chdb.datastore import DataStore

# Stream from file without loading all into memory
ds = DataStore.from_file("huge.parquet")

# Operations are lazy - only computes what's needed
result = ds.filter(ds['amount'] > 1000).head(100)

リモートデータソース

HTTP/HTTPS

# Read from URL
ds = pd.read_csv("https://example.com/data.csv")
ds = pd.read_parquet("https://example.com/data.parquet")

S3

from chdb.datastore import DataStore

# Anonymous access
ds = DataStore.uri("s3://bucket/data.parquet?nosign=true")

# With credentials
ds = DataStore.from_s3(
    "s3://bucket/data.parquet",
    access_key_id="KEY",
    secret_access_key="SECRET"
)

GCS、Azure、HDFS

クラウドストレージのオプションについては、Factory Methodsを参照してください。

ベストプラクティス

1. 大容量ファイルにはParquetを使用する

# Convert CSV to Parquet for better performance
ds = pd.read_csv("large.csv")
ds.to_parquet("large.parquet")

# Future reads are much faster
ds = pd.read_parquet("large.parquet")

2. 必要なカラムのみを選択する

# Efficient - only reads col1 and col2
ds = pd.read_parquet("data.parquet", columns=['col1', 'col2'])

# Inefficient - reads all columns then filters
ds = pd.read_parquet("data.parquet")[['col1', 'col2']]

3. 圧縮を利用する

# Smaller file size, usually faster due to less I/O
ds.to_parquet("output.parquet", compression='zstd')

4. バッチ書き込み

# Write once, not in a loop
result = process_all_data(ds)
result.to_parquet("output.parquet")

# NOT this (inefficient)
for chunk in chunks:
    chunk.to_parquet(f"output_{i}.parquet")
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