「polars」のコラム

PythonのPolars：爆速データ処理の秘密兵器

Pythonでデータ分析を行う際、Pandasは非常に強力なツールですが、大規模なデータを扱う場合に処理速度が課題になることがあります。そんな悩みを解決してくれるのが、爆速フレームワーク「Polars」です。

Polarsって何？

Polarsは、Rustで書かれた高速なデータフレームライブラリです。Pandasと同様に、テーブル形式のデータを効率的に処理できますが、その速度はPandasを遥かに凌駕します。その秘密は、主に以下の点にあります。

• Apache Arrow: データのメモリ管理にApache Arrowを採用しており、効率的なデータアクセスと処理を実現しています。
• 並列処理: 複数のCPUコアを最大限に活用して、データ処理を並列化します。これにより、処理時間を大幅に短縮できます。
• 遅延評価: 式をすぐに評価せず、最適なタイミングで評価することで、無駄な処理を省きます。
• クエリ最適化: データに対する操作（フィルタリング、集計など）を最適化し、効率的な実行計画を作成します。

なぜPolarsを使うべき？

Pandasと比較して、Polarsは以下のようなメリットがあります。

• 圧倒的な速度: 大規模なデータセットに対する処理速度が非常に高速です。
• 省メモリ: メモリ使用量を削減し、より大きなデータを扱えるようになります。
• 表現力豊かなAPI: 直感的で分かりやすいAPIを提供しており、Pandasの知識があれば比較的簡単に習得できます。
• 遅延評価による柔軟性: データ処理パイプラインをより柔軟に構築できます。
• 型安全性: 型情報に基づいてエラーを早期に検出できます。

Polarsを始めてみよう

Polarsを使うのは簡単です。まず、pipを使ってインストールします。

pip install polars

次に、PythonコードでPolarsをインポートします。

import polars as pl

簡単な例

CSVファイルを読み込み、特定の条件でフィルタリングする例を見てみましょう。

import polars as pl

# CSVファイルを読み込む
df = pl.read_csv("data.csv")

# 最初の5行を表示
print(df.head())

# "column_name"が10より大きい行をフィルタリング
filtered_df = df.filter(pl.col("column_name") > 10)

# 結果を表示
print(filtered_df)

集計処理

グループ化して集計処理を行う例です。

import polars as pl

# データフレームを作成
data = {
    "category": ["A", "A", "B", "B", "C"],
    "value": [10, 20, 15, 25, 30],
}
df = pl.DataFrame(data)

# カテゴリごとにvalueの合計を計算
result_df = df.group_by("category").agg(
    pl.sum("value").alias("total_value")
)

# 結果を表示
print(result_df)

式(Expression)

Polarsの強力な機能の一つに「式 (Expression)」があります。式を使うことで、複雑なデータ変換や計算を簡潔に記述できます。

import polars as pl

# データフレームを作成
data = {
    "value1": [1, 2, 3, 4, 5],
    "value2": [6, 7, 8, 9, 10],
}
df = pl.DataFrame(data)

# 新しい列"sum_values"を作成（value1とvalue2の合計）
df = df.with_columns((pl.col("value1") + pl.col("value2")).alias("sum_values"))

# 結果を表示
print(df)

まとめ

Polarsは、大規模なデータを高速に処理するための強力なツールです。Pandasに慣れている方でも、比較的簡単に移行でき、その速度と効率性に驚くはずです。データ分析の現場でパフォーマンスを改善したい場合は、ぜひPolarsを試してみてください。最初は小さなデータセットで試してみて、徐々に大きなデータセットに移行していくのがおすすめです。