Rust数据处理插件库rgwml的使用:高效机器学习与工作流自动化工具
Rust数据处理插件库rgwml的使用:高效机器学习与工作流自动化工具
概述
RGWML是一个专注于简化数据科学、机器学习和人工智能操作的Rust库。它被设计为优雅、高效且易于使用,主要特点包括:
- 提供类似Python Pandas的CSV处理功能
- 支持多种机器学习算法(XGBoost和各种聚类算法)
- 与多种数据库集成(MySQL、MSSQL、Clickhouse、Google Big Query等)
- 支持Google Sheets和H5文件处理
- 提供OpenAI API集成
安装依赖
首先需要安装系统依赖:
sudo apt-get update
sudo apt-get install python3-pip libxgboost-dev libhdf5-dev
然后安装Python依赖:
pip3 install google-cloud-bigquery clickhouse-driver pandas xgboost scikit-learn numpy h5py tables dask dask[dataframe] dask[distributed]
CSV处理示例
基本CSV操作
use rgwml::csv_utils::CsvBuilder;
// 创建新CSV
let builder = CsvBuilder::new()
.set_header(&["Column1", "Column2", "Column3"])
.add_rows(&[&["Row1-1", "Row1-2", "Row1-3"], &["Row2-1", "Row2-2", "Row2-3"]])
.save_as("/path/to/your/file.csv");
// 从现有CSV加载
let builder = CsvBuilder::from_csv("/path/to/existing/file.csv");
// 从Google Sheets加载
use tokio::runtime::Runtime;
let rt = Runtime::new().unwrap();
rt.block_on(async {
let csv_builder = CsvBuilder::from_publicly_viewable_google_sheet(
"https://docs.google.com/spreadsheets/d/1U9ozNFwV__c15z4Mp_EWorGwOv6mZPaQ9dmYtjmCPow/edit#gid=272498272"
).await;
});
高级CSV操作
use rgwml::csv_utils::{Exp, ExpVal, CsvBuilder};
let _ = CsvBuilder::from_csv("/path/to/your/file.csv")
.rename_columns vec![("OLD_COLUMN", "NEW_COLUMN")])
.drop_columns(vec!["UNUSED_COLUMN"])
.where_(
vec![
("Exp1", Exp {
column: "customer_type".to_string(),
operator: "==".to_string(),
compare_with: ExpVal::STR("REGULAR".to_string()),
compare_as: "TEXT".to_string()
}),
("Exp2", Exp {
column: "invoice_data".to_string(),
operator: ">".to_string(),
compare_with: ExpVal::STR("2023-12-31 23:59:59".to_string()),
compare_as: "TEXT".to_string()
}),
],
"Exp1 && Exp2"
)
.save_as("/path/to/modified/file.csv");
机器学习示例
XGBoost模型训练与预测
use rgwml::csv_utils::CsvBuilder;
use rgwml::xgb_utils::XgbConfig;
use tokio::runtime::Runtime;
let rt = Runtime::new().unwrap();
rt.block_on(async {
let mut builder = CsvBuilder::from_csv("/path/to/your/training_data.csv");
let (builder, report) = builder.create_xgb_model(
"feature1,feature2", // 特征列
"target_column", // 目标列
"PREDICTION", // 预测列名
"/model/directory", // 模型保存目录
"my_model", // 模型名称
XgbConfig::default() // 使用默认配置
).await;
});
聚类分析
use rgwml::csv_utils::CsvBuilder;
use rgwml::clustering_utils::ClusteringConfig;
use tokio::runtime::Runtime;
let rt = Runtime::new().unwrap();
rt.block_on(async {
let mut builder = CsvBuilder::from_csv("/path/to/your/data.csv");
let clustering_config = ClusteringConfig {
operation: "KMEANS".to_string(),
optimal_n_cluster_finding_method: "ELBOW".to_string(),
..Default::default()
};
builder.append_clustering_column(
"feature1,feature2", // 特征列
"CLUSTER", // 聚类结果列名
clustering_config
).await;
});
数据库操作示例
查询MySQL数据库
use rgwml::csv_utils::CsvBuilder;
use tokio::runtime::Runtime;
let rt = Runtime::new().unwrap();
rt.block_on(async {
let result = CsvBuilder::from_mysql_query(
"username",
"password",
"server",
"database",
"SELECT * FROM your_table"
).await;
});
查询Google BigQuery
use rgwml::csv_utils::CsvBuilder;
use tokio::runtime::Runtime;
let rt = Runtime::new().unwrap();
rt.block_on(async {
let result = CsvBuilder::from_google_big_query_query(
"path/to/credentials.json",
"SELECT * FROM your_table"
).await;
});
完整示例:端到端机器学习工作流
use rgwml::csv_utils::{CsvBuilder, Exp, ExpVal};
use rgwml::xgb_utils::XgbConfig;
use rgwml::clustering_utils::ClusteringConfig;
use tokio::runtime::Runtime;
#[tokio::main]
async fn main() {
// 1. 从数据库加载数据
let mut builder = CsvBuilder::from_mysql_query(
"username",
"password",
"server",
"database",
"SELECT * FROM customer_data"
).await.expect("Failed to load data from MySQL");
// 2. 数据清洗和预处理
builder
.drop_columns(vec!["id", "unused_column"])
.replace_all(vec!["*"], vec![("NA", "0"), ("null", "0")])
.clean_or_test_clean_by_eliminating_rows_subject_to_column_parse_rules(
"age:IS_NUMERICAL_VALUE;income:IS_POSITIVE_NUMERICAL_VALUE"
);
// 3. 特征工程
builder
.append_derived_category_column(
"INCOME_GROUP",
vec![
("LOW", vec![
("Exp1", Exp {
column: "income".to_string(),
operator: "<".to_string(),
compare_with: ExpVal::STR("30000".to_string()),
compare_as: "NUMBERS".to_string()
}),
], "Exp1"),
("MEDIUM", vec![
("Exp1", Exp {
column: "income".to_string(),
operator: ">=".to_string(),
compare_with: ExpVal::STR("30000".to_string()),
compare_as: "NUMBERS".to_string()
}),
("Exp2", Exp {
column: "income".to_string(),
operator: "<".to_string(),
compare_with: ExpVal::STR("80000".to_string()),
compare_as: "NUMBERS".to_string()
}),
], "Exp1 && Exp2"),
("HIGH", vec![
("Exp1", Exp {
column: "income".to_string(),
operator: ">=".to_string(),
compare_with: ExpVal::STR("80000".to_string()),
compare_as: "NUMBERS".to_string()
}),
], "Exp1")
]
);
// 4. 训练XGBoost模型
let (builder, _) = builder.create_xgb_model(
"age,income,spending_score",
"churn",
"CHURN_PREDICTION",
"/models",
"churn_model",
XgbConfig::default()
).await;
// 5. 聚类分析
builder.append_clustering_column(
"age,income,spending_score",
"CLUSTER",
ClusteringConfig {
operation: "KMEANS".to_string(),
optimal_n_cluster_finding_method: "ELBOW".to_string(),
..Default::default()
}
).await;
// 6. 保存结果
builder.save_as("/output/final_results.csv");
println!("Analysis completed successfully!");
}
总结
RGWML提供了一套全面的工具,用于:
- 数据获取和预处理(从CSV、数据库、Google Sheets等)
- 数据清洗和转换
- 特征工程
- 机器学习模型训练和预测
- 聚类分析
- 结果保存和可视化
通过链式调用和方法组合,可以构建复杂的数据处理流水线,同时保持代码的可读性和可维护性。
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Rust数据处理插件库rgwml的使用:高效机器学习与工作流自动化工具
简介
rgwml (Rust Generic Workflow Machine Learning) 是一个专注于数据处理、工作流自动化和机器学习的Rust库。它提供了一系列高效的工具和插件,帮助开发者快速构建数据处理管道和机器学习工作流。
主要特性
- 高性能数据处理能力
- 简洁的工作流定义方式
- 内置常用机器学习算法
- 可扩展的插件系统
- 与Rust生态系统良好集成
安装方法
在Cargo.toml中添加依赖:
[dependencies]
rgwml = "0.1.0" # 请使用最新版本
基本使用方法
1. 数据加载与处理
use rgwml::data_utils::{DataFrame, CsvLoader};
fn main() {
// 从CSV加载数据
let loader = CsvLoader::new("data.csv");
let df: DataFrame = loader.load().expect("Failed to load data");
// 查看数据
println!("Loaded data with {} rows", df.row_count());
// 数据预处理
let processed_df = df.normalize().fill_na(0.0);
}
2. 构建机器学习工作流
use rgwml::ml_workflow::{Workflow, LinearRegression, TrainTestSplit};
fn main() {
// 创建数据集
let features = vec![vec![1.0, 2.0], vec![2.0, 3.0], vec![3.0, 4.0]];
let targets = vec![3.0, 5.0, 7.0];
// 分割训练集和测试集
let (train_x, test_x, train_y, test_y) = TrainTestSplit::new(0.8).split(features, targets);
// 创建工作流
let mut workflow = Workflow::new();
// 添加线性回归模型
workflow.add_model("lr", LinearRegression::new());
// 训练模型
workflow.train("lr", &train_x, &train_y).unwrap();
// 预测
let predictions = workflow.predict("lr", &test_x).unwrap();
println!("Predictions: {:?}", predictions);
}
3. 自动化工作流
use rgwml::workflow_automation::{AutomatedWorkflow, Task};
fn main() {
// 创建自动化工作流
let mut auto_workflow = AutomatedWorkflow::new("data_processing");
// 添加任务
auto_workflow.add_task(Task::new(
"load_data",
Box::new(|input| {
// 模拟数据加载
println!("Loading data...");
Ok(vec![1, 2, 3, 4, 5])
})
));
auto_workflow.add_task(Task::new(
"process_data",
Box::new(|input| {
// 模拟数据处理
println!("Processing data...");
let data: Vec<i32> = input.downcast_ref::<Vec<i32>>().unwrap().iter().map(|x| x * 2).collect();
Ok(data)
})
));
// 执行工作流
let result = auto_workflow.run();
println!("Final result: {:?}", result);
}
高级功能
自定义插件
use rgwml::plugins::{Plugin, PluginResult};
use std::any::Any;
struct MyCustomPlugin;
impl Plugin for MyCustomPlugin {
fn execute(&self, input: &dyn Any) -> PluginResult {
// 处理输入数据
if let Some(numbers) = input.downcast_ref::<Vec<f64>>() {
let sum: f64 = numbers.iter().sum();
Ok(Box::new(sum))
} else {
Err("Invalid input type".into())
}
}
}
fn main() {
let plugin = MyCustomPlugin;
let data = vec![1.0, 2.0, 3.0, 4.0];
match plugin.execute(&data) {
Ok(result) => {
let sum = result.downcast_ref::<f64>().unwrap();
println!("Sum: {}", sum);
}
Err(e) => println!("Error: {}", e),
}
}
并行数据处理
use rgwml::parallel_processing::ParallelProcessor;
fn main() {
let data = vec![1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10];
let processor = ParallelProcessor::new(4); // 使用4个线程
let results = processor.process(data, |x| {
// 模拟耗时操作
std::thread::sleep(std::time::Duration::from_millis(100));
x * 2
});
println!("Processed data: {:?}", results);
}
完整示例:端到端机器学习工作流
use rgwml::{
data_utils::{DataFrame, CsvLoader},
ml_workflow::{Workflow, LinearRegression, RandomForest, TrainTestSplit},
feature_selection::VarianceThreshold,
};
fn main() {
// 1. 数据加载
let loader = CsvLoader::new("housing_data.csv");
let mut df = loader.load().expect("Failed to load data");
println!("原始数据: {}行 x {}列", df.row_count(), df.col_count());
// 2. 数据预处理
let processed_df = df
.drop_na() // 删除缺失值
.normalize() // 标准化数据
.one_hot_encode(&["zipcode"]) // 对分类变量进行独热编码
.shuffle(); // 打乱数据顺序
// 3. 特征选择
let selector = VarianceThreshold::new(0.1); // 移除低方差特征
let (selected_features, selected_targets) = selector.fit_transform(
processed_df.features(),
processed_df.target_column("price")
);
// 4. 划分训练集和测试集
let (train_x, test_x, train_y, test_y) = TrainTestSplit::new(0.75).split(
selected_features,
selected_targets
);
// 5. 创建工作流并添加模型
let mut workflow = Workflow::new();
workflow
.add_model("linear_reg", LinearRegression::new())
.add_model("random_forest", RandomForest::new().with_n_estimators(100));
// 6. 训练模型
workflow.train("linear_reg", &train_x, &train_y).unwrap();
workflow.train("random_forest", &train_x, &train_y).unwrap();
// 7. 评估模型
let lr_predictions = workflow.predict("linear_reg", &test_x).unwrap();
let rf_predictions = workflow.predict("random_forest", &test_x).unwrap();
// 8. 输出结果
println!("线性回归预测: {:?}", &lr_predictions[..5]);
println!("随机森林预测: {:?}", &rf_predictions[..5]);
// 9. 保存工作流
workflow.save("housing_model.workflow").unwrap();
}
性能提示
- 对于大型数据集,使用
LazyDataFrame
进行惰性求值 - 利用
parallel_processing
模块进行并行计算 - 使用
feature_selection
模块减少不必要的数据处理 - 对于重复性工作流,考虑序列化保存模型和工作流状态
总结
rgwml为Rust开发者提供了一个强大而灵活的工具集,用于构建高效的数据处理和机器学习工作流。通过其模块化设计和插件系统,可以轻松扩展功能以满足特定需求。