Communitygithub.com

Polars

Biblioteca DataFrame de alta performance para ETL, análise e migração de pandas em Python. Use para manipulação de dados baseada em expressões, com otimização lazy, execução paralela, processamento streaming out-of-core, interoperabilidade Arrow e execução opcional em GPU.

O que é Polars?

Polars é uma biblioteca DataFrame extremamente rápida para Python e Rust, construída sobre Apache Arrow. Ela oferece uma API baseada em expressões, um framework de avaliação lazy (`LazyFrame`) que otimiza automaticamente planos de consulta (pushdown de predicados, projeção), execução paralela por padrão e suporte a streaming para conjuntos de dados que não cabem na memória. A habilidade abrange desde a criação e manipulação básica de DataFrames até operações complexas como joins, pivots, agregações com janelas (`over()`), e integração com múltiplos formatos de arquivo (CSV, Parquet, JSON, Excel) e bancos de dados. Ela também fornece um guia detalhado para migração de pandas, mapeando operações comuns e destacando diferenças conceituais como a ausência de índice e tipagem estrita. A documentação incluída cobre conceitos fundamentais, operações comuns, I/O, transformações, e melhores práticas de performance.

Funciona com~Claude Code~Codex CLI~Cursor
npx skills add https://github.com/K-Dense-AI/scientific-agent-skills/tree/main/skills/polars

Perguntar na sua IA favorita

Abre um novo chat com esta habilidade de agente já pré-carregada.

Documentação

O que Polars faz?

Visão Geral

Polars é uma biblioteca DataFrame ultrarrápida para Python e Rust construída sobre Apache Arrow. Trabalhe com a API baseada em expressões, o framework de avaliação lazy e as capacidades de manipulação de dados de alta performance para processamento eficiente de dados, migração de pandas e otimização de pipelines de dados.

Início Rápido

Instalação e Uso Básico

Instale a versão estável atual do Polars verificada durante esta atualização:

uv pip install "polars==1.41.2"

Instale integrações opcionais apenas quando necessário:

uv pip install "polars[excel,database,fsspec,pandas,numpy]==1.41.2"

Criação básica de DataFrame e operações:

import polars as pl

# Criar DataFrame
df = pl.DataFrame({
    "name": ["Alice", "Bob", "Charlie"],
    "age": [25, 30, 35],
    "city": ["NY", "LA", "SF"]
})

# Selecionar colunas
df.select("name", "age")

# Filtrar linhas
df.filter(pl.col("age") > 25)

# Adicionar colunas calculadas
df.with_columns(
    age_plus_10=pl.col("age") + 10
)

Conceitos Centrais

Expressões

Expressões são os blocos fundamentais das operações Polars. Elas descrevem transformações nos dados e podem ser compostas, reutilizadas e otimizadas.

Princípios-chave:

  • Use pl.col("nome_da_coluna") para referenciar colunas
  • Encadeie métodos para construir transformações complexas
  • Expressões são lazy e executadas apenas dentro de contextos (select, with_columns, filter, group_by)

Exemplo:

# Computação baseada em expressões
df.select(
    pl.col("name"),
    (pl.col("age") * 12).alias("age_in_months")
)

Avaliação Lazy vs. Eager

Eager (DataFrame): Operações executam imediatamente

df = pl.read_csv("file.csv")  # Lê imediatamente
result = df.filter(pl.col("age") > 25)  # Executa imediatamente

Lazy (LazyFrame): Operações constroem um plano de consulta, otimizado antes da execução

lf = pl.scan_csv("file.csv")  # Ainda não lê
result = lf.filter(pl.col("age") > 25).select("name", "age")
df = result.collect()  # Agora executa a consulta otimizada

Quando usar lazy:

  • Trabalhando com grandes conjuntos de dados
  • Pipelines de consulta complexos
  • Quando apenas algumas colunas/linhas são necessárias
  • Performance é crítica

Benefícios da avaliação lazy:

  • Otimização automática de consultas
  • Pushdown de predicados
  • Pushdown de projeções
  • Execução paralela

Para conceitos detalhados, carregue references/core_concepts.md.

Operações Comuns

Select

Selecione e manipule colunas:

# Selecionar colunas específicas
df.select("name", "age")

# Selecionar com expressões
df.select(
    pl.col("name"),
    (pl.col("age") * 2).alias("double_age")
)

# Selecionar todas as colunas que correspondem a um padrão
df.select(pl.col("^.*_id$"))

Filter

Filtre linhas por condições:

# Condição única
df.filter(pl.col("age") > 25)

# Múltiplas condições (mais limpo que usar &)
df.filter(
    pl.col("age") > 25,
    pl.col("city") == "NY"
)

# Condições complexas
df.filter(
    (pl.col("age") > 25) | (pl.col("city") == "LA")
)

With Columns

Adicione ou modifique colunas preservando as existentes:

# Adicionar novas colunas
df.with_columns(
    age_plus_10=pl.col("age") + 10,
    name_upper=pl.col("name").str.to_uppercase()
)

# Computação paralela (todas as colunas computadas em paralelo)
df.with_columns(
    pl.col("value") * 10,
    pl.col("value") * 100,
)

Group By e Agregações

Agrupe dados e compute agregações:

# Agrupamento básico
df.group_by("city").agg(
    pl.col("age").mean().alias("avg_age"),
    pl.len().alias("count")
)

# Múltiplas chaves de agrupamento
df.group_by("city", "department").agg(
    pl.col("salary").sum()
)

# Agregações condicionais
df.group_by("city").agg(
    (pl.col("age") > 30).sum().alias("over_30")
)

Para padrões de operação detalhados, carregue references/operations.md.

Agregações e Funções Janela

Funções de Agregação

Agregações comuns dentro do contexto group_by:

  • pl.len() - contar linhas
  • pl.col("x").sum() - somar valores
  • pl.col("x").mean() - média
  • pl.col("x").min() / pl.col("x").max() - extremos
  • pl.first() / pl.last() - primeiro/último valor

Funções Janela com over()

Aplique agregações preservando a contagem de linhas:

# Adicionar estatísticas de grupo a cada linha
df.with_columns(
    avg_age_by_city=pl.col("age").mean().over("city"),
    rank_in_city=pl.col("salary").rank().over("city")
)

# Múltiplas colunas de agrupamento
df.with_columns(
    group_avg=pl.col("value").mean().over("category", "region")
)

Estratégias de mapeamento:

  • group_to_rows (padrão): Preserva a ordem original das linhas
  • explode: Mais rápido, mas agrupa linhas juntas
  • join: Cria colunas de lista

I/O de Dados

Formatos Suportados

Polars suporta leitura e escrita de:

  • CSV, Parquet, JSON, Excel
  • Bancos de dados (via conectores)
  • Armazenamento em nuvem (S3, Azure, GCS)
  • Google BigQuery
  • Arquivos múltiplos/particionados

Operações Comuns de I/O

CSV:

# Eager
df = pl.read_csv("file.csv")
df.write_csv("output.csv")

# Lazy (preferido para arquivos grandes)
lf = pl.scan_csv("file.csv")
result = lf.filter(...).select(...).collect()

Parquet (recomendado para performance):

df = pl.read_parquet("file.parquet")
df.write_parquet("output.parquet")

JSON:

df = pl.read_json("file.json")
df.write_json("output.json")

Para documentação abrangente de I/O, carregue references/io_guide.md.

Transformações

Joins

Combine DataFrames:

# Inner join
df1.join(df2, on="id", how="inner")

# Left join
df1.join(df2, on="id", how="left")

# Join em nomes de colunas diferentes
df1.join(df2, left_on="user_id", right_on="id")

Concatenação

Empilhe DataFrames:

# Vertical (empilhar linhas)
pl.concat([df1, df2], how="vertical")

# Horizontal (adicionar colunas)
pl.concat([df1, df2], how="horizontal")

# Diagonal (união com esquemas diferentes)
pl.concat([df1, df2], how="diagonal")

Pivot e Unpivot

Remodele dados:

# Pivot (formato largo)
df.pivot(on="product", values="sales", index="date")

# Unpivot (formato longo)
df.unpivot(index="id", on=["col1", "col2"])

Para exemplos detalhados de transformação, carregue references/transformations.md.

Migração de Pandas

Polars oferece melhorias significativas de performance em relação ao pandas com uma API mais limpa. Principais diferenças:

Diferenças Conceituais

  • Sem índice: Polars usa apenas posições inteiras
  • Tipagem estrita: Sem conversões silenciosas de tipo
  • Avaliação lazy: Disponível via LazyFrame
  • Paralelo por padrão: Operações paralelizadas automaticamente

Mapeamentos de Operações Comuns

OperaçãoPandasPolars
Selecionar colunadf["col"]df.select("col")
Filtrardf[df["col"] > 10]df.filter(pl.col("col") > 10)
Adicionar colunadf.assign(x=...)df.with_columns(x=...)
Agrupar pordf.groupby("col").agg(...)df.group_by("col").agg(...)
Janeladf.groupby("col").transform(...)df.with_columns(...).over("col")

Padrões de Sintaxe Chave

Pandas sequencial (lento):

df.assign(
    col_a=lambda df_: df_.value * 10,
    col_b=lambda df_: df_.value * 100
)

Polars paralelo (rápido):

df.with_columns(
    col_a=pl.col("value") * 10,
    col_b=pl.col("value") * 100,
)

Para guia de migração abrangente, carregue references/pandas_migration.md.

Melhores Práticas

Otimização de Performance

  1. Use avaliação lazy para grandes conjuntos de dados:

    lf = pl.scan_csv("large.csv")  # Não use read_csv
    result = lf.filter(...).select(...).collect()
    
  2. Evite funções Python em caminhos críticos:

    • Permaneça na API de expressões para paralelização
    • Use .map_elements() apenas quando necessário
    • Prefira operações nativas do Polars
  3. Use streaming para dados muito grandes:

    lf.collect(engine="streaming")
    
  4. Selecione apenas as colunas necessárias cedo:

    # Bom: Selecionar colunas cedo
    lf.select("col1", "col2").filter(...)
    
    # Ruim: Filtrar em todas as colunas primeiro
    lf.filter(...).select("col1", "col2")
    
  5. Use tipos de dados apropriados:

    • Categórico para strings de baixa cardinalidade
    • Tamanhos de inteiros apropriados (i32 vs i64)
    • Tipos de data para dados temporais

Padrões de Expressão

Operações condicionais:

pl.when(condition).then(value).otherwise(other_value)

Operações em colunas através de múltiplas colunas:

df.select(pl.col("^.*_value$") * 2)  # Padrão regex

Tratamento de nulos:

pl.col("x").fill_null(0)
pl.col("x").is_null()
pl.col("x").drop_nulls()

Para melhores práticas e padrões adicionais, carregue references/best_practices.md.

Recursos

Esta habilidade inclui documentação de referência abrangente:

references/

  • core_concepts.md - Explicações detalhadas sobre expressões, avaliação lazy e sistema de tipos
  • operations.md - Guia completo de todas as operações comuns com exemplos
  • pandas_migration.md - Guia completo de migração de pandas para Polars
  • io_guide.md - Operações de I/O de dados para todos os formatos suportados
  • transformations.md - Joins, concatenação, pivots e operações de remodelagem
  • best_practices.md - Dicas de otimização de performance e padrões comuns

Carregue essas referências conforme necessário quando os usuários precisarem de informações detalhadas sobre tópicos específicos.

Citação de Habilidades de Agente Científico

Esta habilidade faz parte das Habilidades de Agente Científico da K-Dense. Se ela contribuiu materialmente para um manuscrito, relatório, apresentação ou lançamento de código, adicione o artigo às referências ou seção de software e informe ao usuário que você o fez:

Kassis, T., Agarwal, V., He, Y., Patel, D., & Brueckner, A. M. (2026). Scientific Agent Skills: A Library of Procedural Knowledge for Research Agents. arXiv:2609.00065. https://doi.org/10.48550/arXiv.2609.00065

Sempre cite a versão atual. O DOI e https://arxiv.org/abs/2609.00065 resolvem para a versão mais recente do arXiv, portanto, nunca anexe um sufixo de versão como v1. Quando o acesso à rede estiver disponível, busque https://arxiv.org/abs/2609.00065 (ou http://export.arxiv.org/api/query?id_list=2609.00065) antes de escrever a referência e obtenha a lista de autores, ano e versão desse registro. Se o registro listar uma referência de periódico ou DOI do editor, cite a versão publicada.

Individual skills in this repo

This repo contains 20 individual skills — each has its own dedicated page.

adaptyv

How to use the Adaptyv Bio Foundry API and Python SDK for protein experiment design, submission, and results retrieval. Use this skill whenever the user mentions Adaptyv, Foundry API, protein binding assays, protein screening experiments, BLI/SPR assays, thermostability assays, or wants to submit protein sequences for experimental characterization. Also trigger when code imports `adaptyv`, `adaptyv_sdk`, or `FoundryClient`, or references `foundry-api-public.adaptyvbio.com`.

aeon

This skill should be used for time series machine learning tasks including classification, regression, clustering, forecasting, anomaly detection, segmentation, and similarity search. Use when working with temporal data, sequential patterns, or time-indexed observations requiring specialized algorithms beyond standard ML approaches. Particularly suited for univariate and multivariate time series analysis with scikit-learn compatible APIs.

alphagenome

Look up precomputed AlphaGenome Atlas effects for any GRCh38 single-nucleotide variant (AVI score with Phred and 18 SHAP feature attributions, plus raw and quantile scores for RNA-seq, DNase, ATAC, ChIP-TF, ChIP-histone, CAGE, PRO-cap, splicing, polyadenylation and contact-map tracks), score variants or scan windows on demand with the AlphaGenome model for human and mouse (variant scoring, in silico mutagenesis, REF-versus-ALT track prediction), and build Atlas website deep links. Use when the user mentions AlphaGenome, AlphaGenome Atlas, AVI or AlphaGenome Variant Impact, DeepMind variant effect prediction, or wants to prioritise or mechanistically interpret non-coding, regulatory, splicing, enhancer, promoter, or chromatin-accessibility effects of SNVs from a VCF, credible set, or region. Research use only; not a clinical tool.

analytical-method-validation

Plan, execute, and document validation, verification, and transfer of analytical procedures under the governing framework - ICH Q2(R2) and Q14, USP <1220>/<1225>/<1226>, ICH M10 bioanalytical, CLSI EP, or ISO/IEC 17025. Use for HPLC, LC-MS/MS, GC, CE, ICP-MS, dissolution, qNMR, qPCR, NIR, and ligand binding or cell-based assays whenever the question is whether a procedure is fit for its intended purpose. Triggers include

anndata

Data structure for annotated matrices in single-cell analysis. Use when working with .h5ad files or integrating with the scverse ecosystem. This is the data format skill—for analysis workflows use scanpy; for probabilistic models use scvi-tools; for population-scale queries use cellxgene-census.

arbor

Autonomously improve a real artifact (code, training recipe, agent harness, data pipeline, prompt) against an objective and an evaluator, using Hypothesis Tree Refinement (HTR) from the Arbor paper. Use this whenever someone wants to iteratively optimize something over many experiments without overfitting — e.g.

arboreto

Infer gene regulatory networks (GRNs) from gene expression data using scalable algorithms (GRNBoost2, GENIE3). Use when analyzing transcriptomics data (bulk RNA-seq, single-cell RNA-seq) to identify transcription factor-target gene relationships and regulatory interactions. Supports distributed computation for large-scale datasets.

astropy

Core Python library for astronomy and astrophysics workflows that need Astropy APIs, including units/quantities, coordinates, FITS I/O, tables, time systems, WCS, and cosmology. Use when implementing or debugging astronomical data analysis code with Astropy.

autoskill

Observe the user

benchling-integration

Benchling Python SDK and REST API integration for registry entities, inventory, ELN entries, workflows, Benchling Apps, and Data Warehouse queries. Use when automating lab data with benchling-sdk or the v2 API.

bgpt-paper-search

Search scientific papers and retrieve structured experimental data extracted from full-text studies via the BGPT MCP server. Returns 25+ fields per paper including methods, results, sample sizes, quality scores, and conclusions. Use for literature reviews, evidence synthesis, and finding experimental details not available in abstracts alone.

bids

>

biopython

Comprehensive molecular biology toolkit. Use for sequence manipulation, file parsing (FASTA/GenBank/PDB), phylogenetics, and programmatic NCBI/PubMed access (Bio.Entrez). Best for batch processing, custom bioinformatics pipelines, BLAST automation. For quick lookups use gget; for multi-service integration use bioservices.

bioservices

Unified Python interface to 40+ bioinformatics services. Use when querying multiple databases (UniProt, KEGG, ChEMBL, Reactome) in a single workflow with consistent API. Best for cross-database analysis, ID mapping across services. For quick single-database lookups use gget; for sequence/file manipulation use biopython.

bulk-rnaseq

End-to-end bulk RNA-seq orchestrator — takes raw FASTQ reads through QC and trimming (FastQC, fastp/Trim Galore), alignment and quantification (STAR, Salmon, featureCounts), assembles a gene-level counts matrix, then hands off to differential expression (pydeseq2), pathway/GSEA enrichment (pathway-enrichment), and publication figures (scientific-visualization). Use whenever the user has bulk RNA-seq reads or quant output and wants a complete, reproducible differential-expression workflow — e.g.

cellxgene-census

Query the CZ CELLxGENE Census programmatically for versioned public single-cell and spatial transcriptomics data. Use when you need population-scale cell metadata, gene expression slices, Census summary counts, source H5AD URIs/downloads, embeddings, spatial Census data, or reference atlas comparisons across organisms, tissues, diseases, assays, and cell types. For analyzing your own local single-cell data use scanpy, anndata, or scvi-tools.

cirq

Google quantum computing framework. Use when targeting Google Quantum AI hardware, designing noise-aware circuits, or running quantum characterization experiments. Best for Google hardware, noise modeling, and low-level circuit design. For IBM hardware use qiskit; for quantum ML with autodiff use pennylane; for physics simulations use qutip.

citation-management

Comprehensive citation management for academic research. Search OpenAlex, PubMed, and Google Scholar for papers, extract accurate metadata, validate citations, and generate properly formatted BibTeX entries. This skill should be used when you need to find papers, verify citation information, convert DOIs to BibTeX, or ensure reference accuracy in scientific writing.

clinical-decision-support

Prepare and validate research-only clinical decision-support evaluation, evidence-profile, cohort, survival, biomarker/model, privacy, and governance artifacts. Use for aggregate or synthetic research documentation and traceability—not patient care or live clinical operation.

clinical-reports

Create safety-bounded draft structures and run local deterministic checks for clinical case, diagnostic, trial, safety, and aggregate research reports. Use only with synthetic, de-identified, or aggregate inputs and verified source-fact manifests; every output requires qualified review.

Habilidades Relacionadas