hyb
2026-01-09 4cb426cb3ae31e772a09d4ade5b2f0242aaeefa0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84
85
86
87
88
89
90
91
92
93
94
95
96
97
98
99
100
101
102
103
104
105
106
107
108
109
110
111
112
113
114
115
116
117
118
119
120
121
122
123
124
125
126
127
128
129
130
131
132
133
134
135
136
137
138
139
140
141
142
143
144
145
146
147
148
149
150
151
152
153
154
155
156
157
158
159
160
161
162
163
164
165
166
167
168
169
170
171
172
173
174
175
176
177
178
179
180
181
182
183
184
185
186
187
188
189
190
191
192
193
194
195
196
197
198
199
200
201
202
203
204
205
206
207
208
209
210
211
212
213
214
215
216
217
218
219
220
221
222
223
224
225
226
227
228
229
230
231
232
233
234
235
236
237
238
239
240
241
242
243
244
245
246
247
248
249
250
251
252
253
254
255
256
257
258
259
260
261
262
263
264
265
266
267
268
269
270
271
272
273
274
275
276
277
278
279
280
281
282
283
284
285
286
287
288
289
290
291
292
293
294
295
296
297
298
299
300
301
302
303
304
305
306
307
308
309
310
311
312
313
314
315
316
317
318
319
320
321
322
323
324
325
326
327
328
329
330
331
332
333
334
335
336
337
338
339
340
341
342
343
344
345
346
347
348
349
350
351
352
353
354
355
356
357
358
359
360
361
362
363
364
365
366
367
368
369
370
371
372
373
374
375
376
377
378
379
380
381
382
383
384
385
386
387
388
389
390
391
392
393
394
395
396
397
398
399
400
401
402
403
404
405
406
407
408
409
410
411
412
413
414
415
416
417
418
419
420
421
422
423
424
425
426
427
428
429
430
431
432
433
434
435
436
437
438
439
440
441
442
443
444
445
446
447
448
449
450
451
452
453
454
455
456
457
458
459
460
461
462
463
464
465
466
467
468
469
470
471
472
473
474
475
476
477
478
479
480
481
482
483
484
485
486
487
488
489
490
491
492
493
494
495
496
497
498
499
500
501
502
503
504
505
506
507
508
509
510
511
512
513
514
515
516
517
518
519
520
521
522
523
524
525
526
527
528
529
530
531
532
533
534
535
536
537
538
539
540
541
542
543
544
545
546
547
548
549
550
551
552
553
554
555
556
557
558
559
560
561
562
563
564
565
566
567
568
569
570
571
572
573
574
575
576
577
578
579
580
581
582
583
584
585
586
587
588
589
590
591
592
593
594
595
596
597
598
599
600
601
602
603
604
605
606
607
608
609
610
611
612
613
614
615
616
617
618
619
620
621
622
623
624
625
626
627
628
629
630
631
632
633
634
635
636
637
638
639
640
641
642
643
644
645
646
647
648
649
650
651
652
653
654
655
656
657
658
659
660
661
662
663
664
665
666
667
668
669
670
671
672
673
674
675
676
677
678
679
680
681
682
683
684
685
686
687
688
689
690
691
692
693
694
695
696
697
698
699
700
701
702
703
704
705
706
707
708
709
710
711
712
713
714
715
716
717
718
719
720
721
722
723
724
725
726
727
728
729
730
731
732
733
734
735
736
737
738
739
740
741
742
743
744
745
746
747
748
749
750
751
752
753
754
755
756
757
758
759
760
761
762
763
764
765
766
767
768
769
770
771
772
773
774
775
776
777
778
779
780
781
782
783
784
785
786
787
788
789
790
791
792
793
794
795
796
797
798
799
800
801
802
803
804
805
806
807
808
809
810
811
812
813
814
815
816
817
818
819
820
821
822
823
824
825
826
827
828
829
830
831
832
833
834
835
836
837
838
839
840
841
842
843
844
845
846
847
848
849
850
851
852
853
854
855
856
857
858
859
860
861
862
863
864
865
866
867
868
869
870
871
872
873
874
875
876
877
878
879
880
881
882
883
884
885
886
887
888
889
890
891
892
893
894
895
896
897
898
899
900
901
902
903
904
905
906
907
908
909
910
911
912
913
914
915
916
917
918
919
920
921
922
923
924
925
926
927
928
929
930
931
932
933
934
935
936
937
938
939
940
941
942
943
944
945
946
947
948
949
950
951
952
953
954
955
956
957
958
959
960
961
962
963
964
965
966
967
968
969
970
971
972
973
974
975
976
977
978
979
980
981
982
983
984
985
986
987
988
989
990
991
992
993
994
995
996
997
998
999
1000
1001
1002
1003
1004
1005
1006
1007
1008
1009
1010
1011
1012
1013
1014
1015
1016
1017
1018
1019
1020
1021
1022
1023
1024
1025
1026
1027
1028
1029
1030
1031
1032
1033
1034
1035
1036
1037
1038
1039
1040
1041
1042
1043
1044
1045
1046
1047
1048
1049
1050
1051
1052
1053
1054
1055
1056
1057
1058
1059
1060
1061
1062
1063
1064
1065
1066
1067
1068
1069
1070
1071
1072
1073
1074
1075
1076
1077
1078
1079
1080
1081
1082
1083
1084
1085
1086
1087
1088
1089
1090
1091
1092
1093
1094
1095
1096
1097
1098
1099
1100
1101
1102
1103
1104
1105
1106
1107
1108
1109
1110
1111
1112
1113
1114
1115
1116
1117
1118
1119
1120
1121
1122
1123
1124
1125
1126
1127
1128
1129
1130
1131
1132
1133
1134
1135
from __future__ import annotations
 
from functools import partial
import operator
from pathlib import Path
from typing import (
    TYPE_CHECKING,
    Any,
    Literal,
    cast,
)
import warnings
 
import numpy as np
 
from pandas._config import (
    get_option,
    using_string_dtype,
)
 
from pandas._libs import (
    lib,
    missing as libmissing,
)
from pandas._libs.arrays import NDArrayBacked
from pandas._libs.lib import ensure_string_array
from pandas.compat import (
    HAS_PYARROW,
    pa_version_under10p1,
)
from pandas.compat.numpy import function as nv
from pandas.util._decorators import doc
from pandas.util._exceptions import find_stack_level
 
from pandas.core.dtypes.base import (
    ExtensionDtype,
    StorageExtensionDtype,
    register_extension_dtype,
)
from pandas.core.dtypes.common import (
    is_array_like,
    is_bool_dtype,
    is_integer_dtype,
    is_object_dtype,
    is_string_dtype,
    pandas_dtype,
)
 
from pandas.core import (
    missing,
    nanops,
    ops,
    roperator,
)
from pandas.core.algorithms import isin
from pandas.core.array_algos import masked_reductions
from pandas.core.arrays.base import ExtensionArray
from pandas.core.arrays.floating import (
    FloatingArray,
    FloatingDtype,
)
from pandas.core.arrays.integer import (
    IntegerArray,
    IntegerDtype,
)
from pandas.core.arrays.numpy_ import NumpyExtensionArray
from pandas.core.construction import extract_array
from pandas.core.indexers import check_array_indexer
from pandas.core.missing import isna
 
from pandas.io.formats import printing
 
if TYPE_CHECKING:
    from collections.abc import MutableMapping
 
    import pyarrow
 
    from pandas._typing import (
        ArrayLike,
        AxisInt,
        Dtype,
        DtypeObj,
        NumpySorter,
        NumpyValueArrayLike,
        Scalar,
        Self,
        npt,
        type_t,
    )
 
    from pandas import Series
 
 
@register_extension_dtype
class StringDtype(StorageExtensionDtype):
    """
    Extension dtype for string data.
 
    .. warning::
 
       StringDtype is considered experimental. The implementation and
       parts of the API may change without warning.
 
    Parameters
    ----------
    storage : {"python", "pyarrow"}, optional
        If not given, the value of ``pd.options.mode.string_storage``.
    na_value : {np.nan, pd.NA}, default pd.NA
        Whether the dtype follows NaN or NA missing value semantics.
 
    Attributes
    ----------
    None
 
    Methods
    -------
    None
 
    Examples
    --------
    >>> pd.StringDtype()
    string[python]
 
    >>> pd.StringDtype(storage="pyarrow")
    string[pyarrow]
    """
 
    @property
    def name(self) -> str:  # type: ignore[override]
        if self._na_value is libmissing.NA:
            return "string"
        else:
            return "str"
 
    #: StringDtype().na_value uses pandas.NA except the implementation that
    # follows NumPy semantics, which uses nan.
    @property
    def na_value(self) -> libmissing.NAType | float:  # type: ignore[override]
        return self._na_value
 
    _metadata = ("storage", "_na_value")  # type: ignore[assignment]
 
    def __init__(
        self,
        storage: str | None = None,
        na_value: libmissing.NAType | float = libmissing.NA,
    ) -> None:
        # infer defaults
        if storage is None:
            if na_value is not libmissing.NA:
                storage = get_option("mode.string_storage")
                if storage == "auto":
                    if HAS_PYARROW:
                        storage = "pyarrow"
                    else:
                        storage = "python"
            else:
                storage = get_option("mode.string_storage")
                if storage == "auto":
                    storage = "python"
 
        if storage == "pyarrow_numpy":
            warnings.warn(
                "The 'pyarrow_numpy' storage option name is deprecated and will be "
                'removed in pandas 3.0. Use \'pd.StringDtype(storage="pyarrow", '
                "na_value-np.nan)' to construct the same dtype.\nOr enable the "
                "'pd.options.future.infer_string = True' option globally and use "
                'the "str" alias as a shorthand notation to specify a dtype '
                '(instead of "string[pyarrow_numpy]").',
                FutureWarning,
                stacklevel=find_stack_level(),
            )
            storage = "pyarrow"
            na_value = np.nan
 
        # validate options
        if storage not in {"python", "pyarrow"}:
            raise ValueError(
                f"Storage must be 'python' or 'pyarrow'. Got {storage} instead."
            )
        if storage == "pyarrow" and pa_version_under10p1:
            raise ImportError(
                "pyarrow>=10.0.1 is required for PyArrow backed StringArray."
            )
 
        if isinstance(na_value, float) and np.isnan(na_value):
            # when passed a NaN value, always set to np.nan to ensure we use
            # a consistent NaN value (and we can use `dtype.na_value is np.nan`)
            na_value = np.nan
        elif na_value is not libmissing.NA:
            raise ValueError(f"'na_value' must be np.nan or pd.NA, got {na_value}")
 
        self.storage = cast(str, storage)
        self._na_value = na_value
 
    def __repr__(self) -> str:
        if self._na_value is libmissing.NA:
            return f"{self.name}[{self.storage}]"
        else:
            storage = "" if self.storage == "pyarrow" else "storage='python', "
            return f"<StringDtype({storage}na_value={self._na_value})>"
 
    def __eq__(self, other: object) -> bool:
        # we need to override the base class __eq__ because na_value (NA or NaN)
        # cannot be checked with normal `==`
        if isinstance(other, str):
            # TODO should dtype == "string" work for the NaN variant?
            if other == "string" or other == self.name:  # noqa: PLR1714
                return True
            try:
                other = self.construct_from_string(other)
            except (TypeError, ImportError):
                # TypeError if `other` is not a valid string for StringDtype
                # ImportError if pyarrow is not installed for "string[pyarrow]"
                return False
        if isinstance(other, type(self)):
            return self.storage == other.storage and self.na_value is other.na_value
        return False
 
    def __setstate__(self, state: MutableMapping[str, Any]) -> None:
        # back-compat for pandas < 2.3, where na_value did not yet exist
        self.storage = state.pop("storage", "python")
        self._na_value = state.pop("_na_value", libmissing.NA)
 
    def __hash__(self) -> int:
        # need to override __hash__ as well because of overriding __eq__
        return super().__hash__()
 
    def __reduce__(self):
        return StringDtype, (self.storage, self.na_value)
 
    @property
    def type(self) -> type[str]:
        return str
 
    @classmethod
    def construct_from_string(cls, string) -> Self:
        """
        Construct a StringDtype from a string.
 
        Parameters
        ----------
        string : str
            The type of the name. The storage type will be taking from `string`.
            Valid options and their storage types are
 
            ========================== ==============================================
            string                     result storage
            ========================== ==============================================
            ``'string'``               pd.options.mode.string_storage, default python
            ``'string[python]'``       python
            ``'string[pyarrow]'``      pyarrow
            ========================== ==============================================
 
        Returns
        -------
        StringDtype
 
        Raise
        -----
        TypeError
            If the string is not a valid option.
        """
        if not isinstance(string, str):
            raise TypeError(
                f"'construct_from_string' expects a string, got {type(string)}"
            )
        if string == "string":
            return cls()
        elif string == "str" and using_string_dtype():
            return cls(na_value=np.nan)
        elif string == "string[python]":
            return cls(storage="python")
        elif string == "string[pyarrow]":
            return cls(storage="pyarrow")
        elif string == "string[pyarrow_numpy]":
            # this is deprecated in the dtype __init__, remove this in pandas 3.0
            return cls(storage="pyarrow_numpy")
        else:
            raise TypeError(f"Cannot construct a '{cls.__name__}' from '{string}'")
 
    # https://github.com/pandas-dev/pandas/issues/36126
    # error: Signature of "construct_array_type" incompatible with supertype
    # "ExtensionDtype"
    def construct_array_type(  # type: ignore[override]
        self,
    ) -> type_t[BaseStringArray]:
        """
        Return the array type associated with this dtype.
 
        Returns
        -------
        type
        """
        from pandas.core.arrays.string_arrow import (
            ArrowStringArray,
            ArrowStringArrayNumpySemantics,
        )
 
        if self.storage == "python" and self._na_value is libmissing.NA:
            return StringArray
        elif self.storage == "pyarrow" and self._na_value is libmissing.NA:
            return ArrowStringArray
        elif self.storage == "python":
            return StringArrayNumpySemantics
        else:
            return ArrowStringArrayNumpySemantics
 
    def _get_common_dtype(self, dtypes: list[DtypeObj]) -> DtypeObj | None:
        storages = set()
        na_values = set()
 
        for dtype in dtypes:
            if isinstance(dtype, StringDtype):
                storages.add(dtype.storage)
                na_values.add(dtype.na_value)
            elif isinstance(dtype, np.dtype) and dtype.kind in ("U", "T"):
                continue
            else:
                return None
 
        if len(storages) == 2:
            # if both python and pyarrow storage -> priority to pyarrow
            storage = "pyarrow"
        else:
            storage = next(iter(storages))  # type: ignore[assignment]
 
        na_value: libmissing.NAType | float
        if len(na_values) == 2:
            # if both NaN and NA -> priority to NA
            na_value = libmissing.NA
        else:
            na_value = next(iter(na_values))
 
        return StringDtype(storage=storage, na_value=na_value)
 
    def __from_arrow__(
        self, array: pyarrow.Array | pyarrow.ChunkedArray
    ) -> BaseStringArray:
        """
        Construct StringArray from pyarrow Array/ChunkedArray.
        """
        if self.storage == "pyarrow":
            if self._na_value is libmissing.NA:
                from pandas.core.arrays.string_arrow import ArrowStringArray
 
                return ArrowStringArray(array)
            else:
                from pandas.core.arrays.string_arrow import (
                    ArrowStringArrayNumpySemantics,
                )
 
                return ArrowStringArrayNumpySemantics(array)
 
        else:
            import pyarrow
 
            if isinstance(array, pyarrow.Array):
                chunks = [array]
            else:
                # pyarrow.ChunkedArray
                chunks = array.chunks
 
            results = []
            for arr in chunks:
                # convert chunk by chunk to numpy and concatenate then, to avoid
                # overflow for large string data when concatenating the pyarrow arrays
                arr = arr.to_numpy(zero_copy_only=False)
                arr = ensure_string_array(arr, na_value=self.na_value)
                results.append(arr)
 
        if len(chunks) == 0:
            arr = np.array([], dtype=object)
        else:
            arr = np.concatenate(results)
 
        # Bypass validation inside StringArray constructor, see GH#47781
        new_string_array = StringArray.__new__(StringArray)
        NDArrayBacked.__init__(new_string_array, arr, self)
        return new_string_array
 
 
class BaseStringArray(ExtensionArray):
    """
    Mixin class for StringArray, ArrowStringArray.
    """
 
    dtype: StringDtype
 
    # TODO(4.0): Once the deprecation here is enforced, this method can be
    #  removed and we use the parent class method instead.
    def _logical_method(self, other, op):
        if (
            op in (roperator.ror_, roperator.rand_, roperator.rxor)
            and isinstance(other, np.ndarray)
            and other.dtype == bool
        ):
            # GH#60234 backward compatibility for the move to StringDtype in 3.0
            op_name = op.__name__[1:].strip("_")
            warnings.warn(
                f"'{op_name}' operations between boolean dtype and {self.dtype} are "
                "deprecated and will raise in a future version. Explicitly "
                "cast the strings to a boolean dtype before operating instead.",
                DeprecationWarning,
                stacklevel=find_stack_level(),
            )
            return op(other, self.astype(bool))
        return NotImplemented
 
    @doc(ExtensionArray.tolist)
    def tolist(self):
        if self.ndim > 1:
            return [x.tolist() for x in self]
        return list(self.to_numpy())
 
    @classmethod
    def _from_scalars(cls, scalars, dtype: DtypeObj) -> Self:
        if lib.infer_dtype(scalars, skipna=True) not in ["string", "empty"]:
            # TODO: require any NAs be valid-for-string
            raise ValueError
        return cls._from_sequence(scalars, dtype=dtype)
 
    def _formatter(self, boxed: bool = False):
        formatter = partial(
            printing.pprint_thing,
            escape_chars=("\t", "\r", "\n"),
            quote_strings=not boxed,
        )
        return formatter
 
    def _str_map(
        self,
        f,
        na_value=lib.no_default,
        dtype: Dtype | None = None,
        convert: bool = True,
    ):
        if self.dtype.na_value is np.nan:
            return self._str_map_nan_semantics(
                f, na_value=na_value, dtype=dtype, convert=convert
            )
 
        from pandas.arrays import BooleanArray
 
        if dtype is None:
            dtype = self.dtype
        if na_value is lib.no_default:
            na_value = self.dtype.na_value
 
        mask = isna(self)
        arr = np.asarray(self)
 
        if is_integer_dtype(dtype) or is_bool_dtype(dtype):
            constructor: type[IntegerArray | BooleanArray]
            if is_integer_dtype(dtype):
                constructor = IntegerArray
            else:
                constructor = BooleanArray
 
            na_value_is_na = isna(na_value)
            if na_value_is_na:
                na_value = 1
            elif dtype == np.dtype("bool"):
                # GH#55736
                na_value = bool(na_value)
            result = lib.map_infer_mask(
                arr,
                f,
                mask.view("uint8"),
                convert=False,
                na_value=na_value,
                # error: Argument 1 to "dtype" has incompatible type
                # "Union[ExtensionDtype, str, dtype[Any], Type[object]]"; expected
                # "Type[object]"
                dtype=np.dtype(cast(type, dtype)),
            )
 
            if not na_value_is_na:
                mask[:] = False
 
            return constructor(result, mask)
 
        else:
            return self._str_map_str_or_object(dtype, na_value, arr, f, mask)
 
    def _str_map_str_or_object(
        self,
        dtype,
        na_value,
        arr: np.ndarray,
        f,
        mask: npt.NDArray[np.bool_],
    ):
        # _str_map helper for case where dtype is either string dtype or object
        if is_string_dtype(dtype) and not is_object_dtype(dtype):
            # i.e. StringDtype
            result = lib.map_infer_mask(
                arr, f, mask.view("uint8"), convert=False, na_value=na_value
            )
            if self.dtype.storage == "pyarrow":
                import pyarrow as pa
 
                result = pa.array(
                    result, mask=mask, type=pa.large_string(), from_pandas=True
                )
            # error: Too many arguments for "BaseStringArray"
            return type(self)(result)  # type: ignore[call-arg]
 
        else:
            # This is when the result type is object. We reach this when
            # -> We know the result type is truly object (e.g. .encode returns bytes
            #    or .findall returns a list).
            # -> We don't know the result type. E.g. `.get` can return anything.
            return lib.map_infer_mask(arr, f, mask.view("uint8"))
 
    def _str_map_nan_semantics(
        self,
        f,
        na_value=lib.no_default,
        dtype: Dtype | None = None,
        convert: bool = True,
    ):
        if dtype is None:
            dtype = self.dtype
        if na_value is lib.no_default:
            if is_bool_dtype(dtype):
                # NaN propagates as False
                na_value = False
            else:
                na_value = self.dtype.na_value
 
        mask = isna(self)
        arr = np.asarray(self)
 
        if is_integer_dtype(dtype) or is_bool_dtype(dtype):
            na_value_is_na = isna(na_value)
            if na_value_is_na:
                if is_integer_dtype(dtype):
                    na_value = 0
                else:
                    # NaN propagates as False
                    na_value = False
 
            result = lib.map_infer_mask(
                arr,
                f,
                mask.view("uint8"),
                convert=False,
                na_value=na_value,
                dtype=np.dtype(cast(type, dtype)),
            )
            if na_value_is_na and is_integer_dtype(dtype) and mask.any():
                # TODO: we could alternatively do this check before map_infer_mask
                #  and adjust the dtype/na_value we pass there. Which is more
                #  performant?
                result = result.astype("float64")
                result[mask] = np.nan
 
            return result
 
        else:
            return self._str_map_str_or_object(dtype, na_value, arr, f, mask)
 
    def view(self, dtype: Dtype | None = None) -> ArrayLike:
        if dtype is not None:
            raise TypeError("Cannot change data-type for string array.")
        return super().view(dtype=dtype)
 
 
# error: Definition of "_concat_same_type" in base class "NDArrayBacked" is
# incompatible with definition in base class "ExtensionArray"
class StringArray(BaseStringArray, NumpyExtensionArray):  # type: ignore[misc]
    """
    Extension array for string data.
 
    .. warning::
 
       StringArray is considered experimental. The implementation and
       parts of the API may change without warning.
 
    Parameters
    ----------
    values : array-like
        The array of data.
 
        .. warning::
 
           Currently, this expects an object-dtype ndarray
           where the elements are Python strings
           or nan-likes (``None``, ``np.nan``, ``NA``).
           This may change without warning in the future. Use
           :meth:`pandas.array` with ``dtype="string"`` for a stable way of
           creating a `StringArray` from any sequence.
 
        .. versionchanged:: 1.5.0
 
           StringArray now accepts array-likes containing
           nan-likes(``None``, ``np.nan``) for the ``values`` parameter
           in addition to strings and :attr:`pandas.NA`
 
    copy : bool, default False
        Whether to copy the array of data.
 
    Attributes
    ----------
    None
 
    Methods
    -------
    None
 
    See Also
    --------
    :func:`pandas.array`
        The recommended function for creating a StringArray.
    Series.str
        The string methods are available on Series backed by
        a StringArray.
 
    Notes
    -----
    StringArray returns a BooleanArray for comparison methods.
 
    Examples
    --------
    >>> pd.array(['This is', 'some text', None, 'data.'], dtype="string")
    <StringArray>
    ['This is', 'some text', <NA>, 'data.']
    Length: 4, dtype: string
 
    Unlike arrays instantiated with ``dtype="object"``, ``StringArray``
    will convert the values to strings.
 
    >>> pd.array(['1', 1], dtype="object")
    <NumpyExtensionArray>
    ['1', 1]
    Length: 2, dtype: object
    >>> pd.array(['1', 1], dtype="string")
    <StringArray>
    ['1', '1']
    Length: 2, dtype: string
 
    However, instantiating StringArrays directly with non-strings will raise an error.
 
    For comparison methods, `StringArray` returns a :class:`pandas.BooleanArray`:
 
    >>> pd.array(["a", None, "c"], dtype="string") == "a"
    <BooleanArray>
    [True, <NA>, False]
    Length: 3, dtype: boolean
    """
 
    # undo the NumpyExtensionArray hack
    _typ = "extension"
    _storage = "python"
    _na_value: libmissing.NAType | float = libmissing.NA
 
    def __init__(self, values, copy: bool = False) -> None:
        values = extract_array(values)
 
        super().__init__(values, copy=copy)
        if not isinstance(values, type(self)):
            self._validate()
        NDArrayBacked.__init__(
            self,
            self._ndarray,
            StringDtype(storage=self._storage, na_value=self._na_value),
        )
 
    def _validate(self):
        """Validate that we only store NA or strings."""
        if len(self._ndarray) and not lib.is_string_array(self._ndarray, skipna=True):
            raise ValueError("StringArray requires a sequence of strings or pandas.NA")
        if self._ndarray.dtype != "object":
            raise ValueError(
                "StringArray requires a sequence of strings or pandas.NA. Got "
                f"'{self._ndarray.dtype}' dtype instead."
            )
        # Check to see if need to convert Na values to pd.NA
        if self._ndarray.ndim > 2:
            # Ravel if ndims > 2 b/c no cythonized version available
            lib.convert_nans_to_NA(self._ndarray.ravel("K"))
        else:
            lib.convert_nans_to_NA(self._ndarray)
 
    def _validate_scalar(self, value):
        # used by NDArrayBackedExtensionIndex.insert
        if isna(value):
            return self.dtype.na_value
        elif not isinstance(value, str):
            raise TypeError(
                f"Invalid value '{value}' for dtype '{self.dtype}'. Value should be a "
                f"string or missing value, got '{type(value).__name__}' instead."
            )
        return value
 
    @classmethod
    def _from_sequence(cls, scalars, *, dtype: Dtype | None = None, copy: bool = False):
        if dtype and not (isinstance(dtype, str) and dtype == "string"):
            dtype = pandas_dtype(dtype)
            assert isinstance(dtype, StringDtype) and dtype.storage == "python"
        else:
            if using_string_dtype():
                dtype = StringDtype(storage="python", na_value=np.nan)
            else:
                dtype = StringDtype(storage="python")
 
        from pandas.core.arrays.masked import BaseMaskedArray
 
        na_value = dtype.na_value
        if isinstance(scalars, BaseMaskedArray):
            # avoid costly conversion to object dtype
            na_values = scalars._mask
            result = scalars._data
            result = lib.ensure_string_array(result, copy=copy, convert_na_value=False)
            result[na_values] = na_value
 
        else:
            if lib.is_pyarrow_array(scalars):
                # pyarrow array; we cannot rely on the "to_numpy" check in
                #  ensure_string_array because calling scalars.to_numpy would set
                #  zero_copy_only to True which caused problems see GH#52076
                scalars = np.array(scalars)
            # convert non-na-likes to str, and nan-likes to StringDtype().na_value
            result = lib.ensure_string_array(scalars, na_value=na_value, copy=copy)
 
        # Manually creating new array avoids the validation step in the __init__, so is
        # faster. Refactor need for validation?
        new_string_array = cls.__new__(cls)
        NDArrayBacked.__init__(new_string_array, result, dtype)
 
        return new_string_array
 
    @classmethod
    def _from_sequence_of_strings(
        cls, strings, *, dtype: Dtype | None = None, copy: bool = False
    ):
        return cls._from_sequence(strings, dtype=dtype, copy=copy)
 
    @classmethod
    def _empty(cls, shape, dtype) -> StringArray:
        values = np.empty(shape, dtype=object)
        values[:] = libmissing.NA
        return cls(values).astype(dtype, copy=False)
 
    def __arrow_array__(self, type=None):
        """
        Convert myself into a pyarrow Array.
        """
        import pyarrow as pa
 
        if type is None:
            type = pa.string()
 
        values = self._ndarray.copy()
        values[self.isna()] = None
        return pa.array(values, type=type, from_pandas=True)
 
    def _values_for_factorize(self) -> tuple[np.ndarray, libmissing.NAType | float]:  # type: ignore[override]
        arr = self._ndarray.copy()
 
        return arr, self.dtype.na_value
 
    def _maybe_convert_setitem_value(self, value):
        """Maybe convert value to be pyarrow compatible."""
        if lib.is_scalar(value):
            if isna(value):
                value = self.dtype.na_value
            elif not isinstance(value, str):
                raise TypeError(
                    f"Invalid value '{value}' for dtype '{self.dtype}'. Value should "
                    f"be a string or missing value, got '{type(value).__name__}' "
                    "instead."
                )
        else:
            value = extract_array(value, extract_numpy=True)
            if not is_array_like(value):
                value = np.asarray(value, dtype=object)
            elif isinstance(value.dtype, type(self.dtype)):
                return value
            else:
                # cast categories and friends to arrays to see if values are
                # compatible, compatibility with arrow backed strings
                value = np.asarray(value)
            if len(value) and not lib.is_string_array(value, skipna=True):
                raise TypeError(
                    "Invalid value for dtype 'str'. Value should be a "
                    "string or missing value (or array of those)."
                )
        return value
 
    def __setitem__(self, key, value) -> None:
        value = self._maybe_convert_setitem_value(value)
 
        key = check_array_indexer(self, key)
        scalar_key = lib.is_scalar(key)
        scalar_value = lib.is_scalar(value)
        if scalar_key and not scalar_value:
            raise ValueError("setting an array element with a sequence.")
 
        if not scalar_value:
            if value.dtype == self.dtype:
                value = value._ndarray
            else:
                value = np.asarray(value)
                mask = isna(value)
                if mask.any():
                    value = value.copy()
                    value[isna(value)] = self.dtype.na_value
 
        super().__setitem__(key, value)
 
    def _putmask(self, mask: npt.NDArray[np.bool_], value) -> None:
        # the super() method NDArrayBackedExtensionArray._putmask uses
        # np.putmask which doesn't properly handle None/pd.NA, so using the
        # base class implementation that uses __setitem__
        ExtensionArray._putmask(self, mask, value)
 
    def _where(self, mask: npt.NDArray[np.bool_], value) -> Self:
        # the super() method NDArrayBackedExtensionArray._where uses
        # np.putmask which doesn't properly handle None/pd.NA, so using the
        # base class implementation that uses __setitem__
        return ExtensionArray._where(self, mask, value)
 
    def isin(self, values: ArrayLike) -> npt.NDArray[np.bool_]:
        if isinstance(values, BaseStringArray) or (
            isinstance(values, ExtensionArray) and is_string_dtype(values.dtype)
        ):
            values = values.astype(self.dtype, copy=False)
        else:
            if not lib.is_string_array(np.asarray(values), skipna=True):
                values = np.array(
                    [val for val in values if isinstance(val, str) or isna(val)],
                    dtype=object,
                )
                if not len(values):
                    return np.zeros(self.shape, dtype=bool)
 
            values = self._from_sequence(values, dtype=self.dtype)
 
        return isin(np.asarray(self), np.asarray(values))
 
    def astype(self, dtype, copy: bool = True):
        dtype = pandas_dtype(dtype)
 
        if dtype == self.dtype:
            if copy:
                return self.copy()
            return self
 
        elif isinstance(dtype, IntegerDtype):
            arr = self._ndarray.copy()
            mask = self.isna()
            arr[mask] = 0
            values = arr.astype(dtype.numpy_dtype)
            return IntegerArray(values, mask, copy=False)
        elif isinstance(dtype, FloatingDtype):
            arr = self.copy()
            mask = self.isna()
            arr[mask] = "0"
            values = arr.astype(dtype.numpy_dtype)
            return FloatingArray(values, mask, copy=False)
        elif isinstance(dtype, ExtensionDtype):
            # Skip the NumpyExtensionArray.astype method
            return ExtensionArray.astype(self, dtype, copy)
        elif np.issubdtype(dtype, np.floating):
            arr = self._ndarray.copy()
            mask = self.isna()
            arr[mask] = 0
            values = arr.astype(dtype)
            values[mask] = np.nan
            return values
 
        return super().astype(dtype, copy)
 
    def _reduce(
        self,
        name: str,
        *,
        skipna: bool = True,
        keepdims: bool = False,
        axis: AxisInt | None = 0,
        **kwargs,
    ):
        if self.dtype.na_value is np.nan and name in ["any", "all"]:
            if name == "any":
                return nanops.nanany(self._ndarray, skipna=skipna)
            else:
                return nanops.nanall(self._ndarray, skipna=skipna)
 
        if name in ["min", "max", "argmin", "argmax", "sum"]:
            result = getattr(self, name)(skipna=skipna, axis=axis, **kwargs)
            if keepdims:
                return self._from_sequence([result], dtype=self.dtype)
            return result
        raise TypeError(f"Cannot perform reduction '{name}' with string dtype")
 
    def _accumulate(self, name: str, *, skipna: bool = True, **kwargs) -> StringArray:
        """
        Return an ExtensionArray performing an accumulation operation.
 
        The underlying data type might change.
 
        Parameters
        ----------
        name : str
            Name of the function, supported values are:
            - cummin
            - cummax
            - cumsum
            - cumprod
        skipna : bool, default True
            If True, skip NA values.
        **kwargs
            Additional keyword arguments passed to the accumulation function.
            Currently, there is no supported kwarg.
 
        Returns
        -------
        array
 
        Raises
        ------
        NotImplementedError : subclass does not define accumulations
        """
        if name == "cumprod":
            msg = f"operation '{name}' not supported for dtype '{self.dtype}'"
            raise TypeError(msg)
 
        # We may need to strip out trailing NA values
        tail: np.ndarray | None = None
        na_mask: np.ndarray | None = None
        ndarray = self._ndarray
        np_func = {
            "cumsum": np.cumsum,
            "cummin": np.minimum.accumulate,
            "cummax": np.maximum.accumulate,
        }[name]
 
        if self._hasna:
            na_mask = cast("npt.NDArray[np.bool_]", isna(ndarray))
            if np.all(na_mask):
                return type(self)(ndarray)
            if skipna:
                if name == "cumsum":
                    ndarray = np.where(na_mask, "", ndarray)
                else:
                    # We can retain the running min/max by forward/backward filling.
                    ndarray = ndarray.copy()
                    missing.pad_or_backfill_inplace(
                        ndarray,
                        method="pad",
                        axis=0,
                    )
                    missing.pad_or_backfill_inplace(
                        ndarray,
                        method="backfill",
                        axis=0,
                    )
            else:
                # When not skipping NA values, the result should be null from
                # the first NA value onward.
                idx = np.argmax(na_mask)
                tail = np.empty(len(ndarray) - idx, dtype="object")
                tail[:] = self.dtype.na_value
                ndarray = ndarray[:idx]
 
        # mypy: Cannot call function of unknown type
        np_result = np_func(ndarray)  # type: ignore[operator]
 
        if tail is not None:
            np_result = np.hstack((np_result, tail))
        elif na_mask is not None:
            # Argument 2 to "where" has incompatible type "NAType | float"
            np_result = np.where(na_mask, self.dtype.na_value, np_result)  # type: ignore[arg-type]
 
        result = type(self)(np_result)
        return result
 
    def _wrap_reduction_result(self, axis: AxisInt | None, result) -> Any:
        if self.dtype.na_value is np.nan and result is libmissing.NA:
            # the masked_reductions use pd.NA -> convert to np.nan
            return np.nan
        return super()._wrap_reduction_result(axis, result)
 
    def min(self, axis=None, skipna: bool = True, **kwargs) -> Scalar:
        nv.validate_min((), kwargs)
        result = masked_reductions.min(
            values=self.to_numpy(), mask=self.isna(), skipna=skipna
        )
        return self._wrap_reduction_result(axis, result)
 
    def max(self, axis=None, skipna: bool = True, **kwargs) -> Scalar:
        nv.validate_max((), kwargs)
        result = masked_reductions.max(
            values=self.to_numpy(), mask=self.isna(), skipna=skipna
        )
        return self._wrap_reduction_result(axis, result)
 
    def sum(
        self,
        *,
        axis: AxisInt | None = None,
        skipna: bool = True,
        min_count: int = 0,
        **kwargs,
    ) -> Scalar:
        nv.validate_sum((), kwargs)
        result = masked_reductions.sum(
            values=self._ndarray, mask=self.isna(), skipna=skipna
        )
        return self._wrap_reduction_result(axis, result)
 
    def value_counts(self, dropna: bool = True) -> Series:
        from pandas.core.algorithms import value_counts_internal as value_counts
 
        result = value_counts(self._ndarray, dropna=dropna).astype("Int64")
        result = value_counts(self._ndarray, sort=False, dropna=dropna)
        result.index = result.index.astype(self.dtype)
 
        if self.dtype.na_value is libmissing.NA:
            result = result.astype("Int64")
        return result
 
    def memory_usage(self, deep: bool = False) -> int:
        result = self._ndarray.nbytes
        if deep:
            return result + lib.memory_usage_of_objects(self._ndarray)
        return result
 
    @doc(ExtensionArray.searchsorted)
    def searchsorted(
        self,
        value: NumpyValueArrayLike | ExtensionArray,
        side: Literal["left", "right"] = "left",
        sorter: NumpySorter | None = None,
    ) -> npt.NDArray[np.intp] | np.intp:
        if self._hasna:
            raise ValueError(
                "searchsorted requires array to be sorted, which is impossible "
                "with NAs present."
            )
        return super().searchsorted(value=value, side=side, sorter=sorter)
 
    def _cmp_method(self, other, op):
        from pandas.arrays import (
            ArrowExtensionArray,
            BooleanArray,
        )
 
        if (
            isinstance(other, BaseStringArray)
            and self.dtype.na_value is not libmissing.NA
            and other.dtype.na_value is libmissing.NA
        ):
            # NA has priority of NaN semantics
            return NotImplemented
 
        if isinstance(other, ArrowExtensionArray):
            if isinstance(other, BaseStringArray):
                # pyarrow storage has priority over python storage
                # (except if we have NA semantics and other not)
                if not (
                    self.dtype.na_value is libmissing.NA
                    and other.dtype.na_value is not libmissing.NA
                ):
                    return NotImplemented
            else:
                return NotImplemented
 
        if isinstance(other, StringArray):
            other = other._ndarray
 
        mask = isna(self) | isna(other)
        valid = ~mask
 
        if lib.is_list_like(other):
            if len(other) != len(self):
                # prevent improper broadcasting when other is 2D
                raise ValueError(
                    f"Lengths of operands do not match: {len(self)} != {len(other)}"
                )
 
            # for array-likes, first filter out NAs before converting to numpy
            if not is_array_like(other):
                other = np.asarray(other)
            other = other[valid]
 
        if op.__name__ in ops.ARITHMETIC_BINOPS:
            result = np.empty_like(self._ndarray, dtype="object")
            result[mask] = self.dtype.na_value
            result[valid] = op(self._ndarray[valid], other)
            if isinstance(other, Path):
                # GH#61940
                return result
            return self._from_backing_data(result)
        else:
            # logical
            result = np.zeros(len(self._ndarray), dtype="bool")
            result[valid] = op(self._ndarray[valid], other)
            res_arr = BooleanArray(result, mask)
            if self.dtype.na_value is np.nan:
                if op == operator.ne:
                    return res_arr.to_numpy(np.bool_, na_value=True)
                else:
                    return res_arr.to_numpy(np.bool_, na_value=False)
            return res_arr
 
    _arith_method = _cmp_method
 
 
class StringArrayNumpySemantics(StringArray):
    _storage = "python"
    _na_value = np.nan
 
    def _validate(self) -> None:
        """Validate that we only store NaN or strings."""
        if len(self._ndarray) and not lib.is_string_array(self._ndarray, skipna=True):
            raise ValueError(
                "StringArrayNumpySemantics requires a sequence of strings or NaN"
            )
        if self._ndarray.dtype != "object":
            raise ValueError(
                "StringArrayNumpySemantics requires a sequence of strings or NaN. Got "
                f"'{self._ndarray.dtype}' dtype instead."
            )
        # TODO validate or force NA/None to NaN
 
    @classmethod
    def _from_sequence(
        cls, scalars, *, dtype: Dtype | None = None, copy: bool = False
    ) -> Self:
        if dtype is None:
            dtype = StringDtype(storage="python", na_value=np.nan)
        return super()._from_sequence(scalars, dtype=dtype, copy=copy)