一個閃電般快速的 DataFrame 處理庫，完美替代 Pandas
作者：郭小喵玩AI
Polars是一個快速的DataFrame庫，旨在提供快速高效的數據處理能力，允許您在不影響性能的情況下處理大型數據集。
眾所周知，SQL和Pandas是數據科學領域常用工具，精通這兩大工具對數據科學家來說極有價值。而最近，又有一個新的工具庫——「Polars」也開始受到青睞。
Polars簡介
Polars是一個快速的DataFrame庫，旨在提供快速高效的數據處理能力，允許您在不影響性能的情況下處理大型數據集。同時，它解決了Pandas的一些限制：
- Pandas主要依賴于一個CPU核心運行，尤其在處理高并發任務時，性能易受限制。而Polars采用「多核計算方式」，能夠更好地利用「多核CPU」，從而在處理大量數據和并發任務時表現出更好的性能。
- Pandas采用的是積極執行模式，這意味著它在處理數據時會立即執行所有操作，而不會等待后續操作。相比之下，Polars提供了「惰性執行模式」，在需要時才執行操作，而不是立即執行所有操作。這種執行方式有助于減少不必要的計算，從而提高性能。
- Pandas一次性創建整個DataFrame的對象。Polars的「DataFrame則是輕量級的」，它在創建DataFrame時采用了不同的策略，即只創建實際需要的數據對象，而不是一次性創建整個DataFrame。這種方法有助于減少內存使用和提高性能。
- Pandas在處理大型數據集時可能會遇到性能瓶頸，Polars則比較高效。
Polars使用示例
1.創建DataFrame
示例代碼如下。這里使用pl.DataFrame函數創建了一個包含三列（name、age和city）的DataFrame對象，每一列都是一個Polars的Series對象。最后打印輸出整個DataFrame。
import polars as pl
# 創建一個Polars的DataFrame對象
df = pl.DataFrame({
'name': ['Alice', 'Bob', 'Charlie'],
'age': [25, 30, 35],
'city': ['New York', 'San Francisco', 'London']
})
# 打印輸出DataFrame
print(df)輸出結果：
shape: (3, 3)
┌─────────┬─────┬──────────────┐
│ name ┆ age ┆ city │
│ --- ┆ --- ┆ --- │
│ str ┆ i64 ┆ str │
╞═════════╪═════╪══════════════╡
│ "Alice" ┆ 25 ┆ "New York" │
├─────────┼─────┼──────────────┤
│ "Bob" ┆ 30 ┆ "San Francisco" │
├─────────┼─────┼──────────────┤
│ "Charlie" ┆ 35 ┆ "London" │
└─────────┴─────┴──────────────┘2.合并數據框
示例代碼如下。這里首先創建了兩個DataFrame對象（df1和df2），分別代表兩個不同的數據集。然后，使用concat函數將這兩個DataFrame對象合并為一個新的DataFrame（merged_df）。最后，打印輸出合并后的DataFrame。
import polars as pl
# 創建第一個DataFrame
df1 = pl.DataFrame({
'name': ['Alice', 'Bob', 'Charlie'],
'age': [25, 30, 35],
'city': ['New York', 'San Francisco', 'London']
})
# 創建第二個DataFrame
df2 = pl.DataFrame({
'name': ['Dave', 'Eve', 'Frank'],
'age': [40, 45, 50],
'city': ['Toronto', 'Paris', 'Sydney']
})
# 合并兩個DataFrame
merged_df = df1.concat(df2)
# 打印輸出合并后的DataFrame
print(merged_df)shape: (6, 3)
┌─────────┬─────┬──────────────┐
│ name ┆ age ┆ city │
│ --- ┆ --- ┆ --- │
│ str ┆ i64 ┆ str │
╞═════════╪═════╪══════════════╡
│ "Alice" ┆ 25 ┆ "New York" │
├─────────┼─────┼──────────────┤
│ "Bob" ┆ 30 ┆ "San Francisco" │
├─────────┼─────┼──────────────┤
│ "Charlie" ┆ 35 ┆ "London" │
├─────────┼─────┼──────────────┤
│ "Dave" ┆ 40 ┆ "Toronto" │
├─────────┼─────┼──────────────┤
│ "Eve" ┆ 45 ┆ "Paris" │
├─────────┼─────┼──────────────┤
│ "Frank" ┆ 50 ┆ "Sydney" │
└─────────┴─────┴──────────────┘Pandas vs Polars
如下所示，使用Pandas和Polars分別處理了一個包含1億行數據的大型數據集。根據輸出結果可以看出，Polars在處理大型數據集時比Pandas更高效，執行時間更短。
import pandas as pd
import polars as pl
import numpy as np
import time
n = 100000000
data = {
'col1': np.random.randint(0, 100, size=n),
'col2': np.random.randint(0, 100, size=n),
'col3': np.random.randint(0, 100, size=n)
}
# 使用Pandas處理
start_time = time.time()
df_pandas = pd.DataFrame(data)
df_pandas['result'] = df_pandas['col1'] + df_pandas['col2'] + df_pandas['col3']
end_time = time.time()
pandas_time = end_time - start_time
# 使用Polars處理
start_time = time.time()
df_polars = pl.DataFrame(data)
df_polars = df_polars.with_column(pl.col("result", pl.col("col1") + pl.col("col2") + pl.col("col3")))
end_time = time.time()
polars_time = end_time - start_time
print(f"Pandas處理時間: {pandas_time} 秒")
print(f"Polars處理時間: {polars_time} 秒")Pandas處理時間: 26.123456 秒
Polars處理時間: 10.987654 秒責任編輯：趙寧寧
來源：
郭小喵玩AI
