frame的用法,框架frame的主要作用

　　PySpark和数据帧概述1 py spark和数据帧概述1.1 spark概述1.2 spark和数据帧的生成1。基于rdd使用toDF2。阅读本地文件蜂巢表4熊猫。数据帧转换1.3火花。数据帧转换1.3

　　本文介绍了1PySpark和数据框的销售预测。

　　2系列：PySpark时间序列数据的统计描述、分布特征和内在特征

　　3篇：缺陷值的填充和异常值的处理

　　4系列：时间系列特征工程

　　5系列：功能选择

　　6系列：简单预测模型

　　7系列：线性回归和广义线性模型

　　8篇：机器学习参数的调整方法

　　9篇：销售预测建模常用的损失函数和模型评价指标

　　1 py Spark和数据帧概述与MapReduce等其他大数据处理平台相比，Apache Spark有很多优势。其中两个突出的优势是高速运算和高速写入能力。Spark engine可以执行更多的公共有向图(DAG)来获得比Hadoop平台更好的批处理性能。Apache Spark具有内存处理能力，并使用一种新的、灵活的分布式数据集(RDD)数据提取方法。这允许Apache Spark执行高级迭代计算和响应编程，从而扩展了容错能力。此外，Apache Spark可以用几行简单的代码简化复杂的任务，从而使交互式数据挖掘和数据处理更加容易。

　　在零售预测领域，销售回单数据往往高达千万件，学习单机难度很大。需要使用大数据工具——Spark对模型进行分布式训练。

　　考虑到数据挖掘和分析师，因为大家比较熟悉的编程语言是Python，所以本章解释的是Spark ——PySpark的Python版本。本节首先介绍DataFrame、ML库等必要的基础知识，后续章节给出基于Spark机器学习的特征生成/特征选择/超参数优化和机器学习销量预测算法。

　　1.1 Spark概述Spark是一个快速通用的分布式计算平台1.1 Spark核心和框架构建在Scala之上，为Scala、Java、Python和R语言提供API。用户创建的APP应用可以充分利用Scala或Python语言实时交互创作的优势。除了支持多种语言，它还提供80个高级API。包括各种数据源的存储、读取和计算，成熟类库的支持，多种部署模式。用户可以简单灵活地构建APP应用。Spark目前提供分布式机器学习和数据挖掘工具包，包括为并行计算设计的常见高质量、可扩展的算法计算任务。一般机器学习算法的模型是迭代的，这和Spark的设计目标是一致的。总的来说，目前市场上流行的并行计算架构有很多，Spark是为数不多的能够兼顾速度、可扩展性、内存处理和容错性，并提供丰富灵活的API的大数据并行计算架构。

　　Spark对大数据的处理有以下优势：

　　1.计算速度快

　　2.大数据的分布式并行处理

　　3.机器学习模块紧密结合，从数据读取、计算到存储，集成求解。

　　4.灵活，支持多数据源，可以使用多种语言，支持自定义udf函数。

　　在正式介绍Spark机器学习之前，我们先来回顾一下Spark分布式计算架构的原理。

　　从图1的Spark架构图可以看出，Spark的运行过程如下：

　　当用户程序创建SparkContext时，它连接到集群资源管理器，后者将计算资源分配给用户程序并启动执行器。

　　Dirver将计算程序分成不同的执行阶段和多个任务，然后将任务发送给执行者；

　　执行器执行任务，向驱动程序报告运行状态，并报告集群资源管理器的当前使用情况。

　　3558 www.Sina.com/:是标准模式下的主节点，控制整个集群并监视工作节点。在YARN模式下，资源管理器Cluster Manager(Master):从节点负责控制计算节点，启动执行程序或驱动程序。http://www.Sina.com/:用于执行应用程序的main(函数), http://www.Sina.com/:执行器是用于worker节点中给定应用程序的进程。

　　在这里，Spark SQL主要用于处理结构化数据。

　　，MLlib是Spark的机器学习库，这些都是本章后面要讲解的重点。

　　1.2火花的产生。DataFrame从spark 2.0开始，Spark机器学习API是Spark。基于dataframe的ML，而之前基于rdd的Spark。MLlib已进入维护模式，不会更新任何新功能。火花。基于DataFrame的ML是对RDD的进一步封装，也是一个更强大更方便的机器学习API。对于习惯了sklearn等Python机器学习库的读者来说，ML使用起来会更加自然。

　　火花。SQL是Spark的子模块，主要用于操作结构化数据，使SQL查询和Spark程序无缝运行，支持数百种外部数据源，包括Hive、Avro、Parquet、ORC、JSON和JDBC等

　　为了更好地支持和处理结构化数据，Spark SQL提供了一种新的数据结构DataFrame。DataFrame是由列组成的数据集，有明确的Scheme结构，即列名和列字段类型信息。它在概念上相当于关系数据库中的表或Python/R语言中的数据框。它的主要优点是火花发动机从一开始就提供了它的性能优化。如果数据是结构化或半结构化的，出于性能原因，应该首选DataFrame。

　　以上介绍了Spark的由来。DataFrame，那么如何在Spark中获取一个数据。数据帧格式？其实就是用Spark读取数据的过程。接下来介绍几种常见的数据读取方法，并说明每种数据读取方法的要点。

　　1.使用来自pyspark的toDF导入基于RDD的SparkConf，SparkContextfrom pyspark.sql导入Rowconf=SparkConf()。setMaster(local )。set appname( My App )sc=spark context(conf=conf)df=sc . parallelize([\ Row(name=笨天空，age=5，height=80)，\ Row(name=笨天空，age=5，height=80)，\ Row(name=笨天空，age=10，height=80)]。Bigint )、( height 、 bigint )、( name 、 string)]看df类型Type(df)# class py spark . SQL . data frame 。你可以考虑火花。DataFrame作为关系数据表，并在其上执行类似于SQL的操作。不同于平时构建SQL表时需要指定数据类型，Spark。DataFrame新建时不需要指定数据类型。这时候自动推断出数据列的类型，这也是它的强项。

　　2.从py spark . SQL import spark session spark=spark session . builder \主(本地)\。Appname(测试创建数据框)\。config( spark . some . config . option ， some-value) \。getor create()df=spark . read . CSV( python/test _ spark/ts _ dataset . CSV )。同样，您也可以读取parquet/json文件。

　　Df _ parquet=spark.read.parquet( . ))df _ JSON=spark . read . format( JSON )。加载( python/test _ spark/ts _ dataset . JSON )以上两种方式，第一种是在Spark1.x版本中使用RDD作为主API的方式，第二种是从spark2.x开始的方式，封装了SparkContext、SparkConf、sqlContext等函数，为用户提供统一的界面和更高级、更抽象的使用Spark各种功能的方式。

　　需要强调的是，通过session SparkSession读取的数据类型是DataFrame，第一个需要在RDD的基础上由toDF转换。如果目前读者使用的spark版本在2.0以上，推荐第二种方法。

　　3从py spark.sql导入sparksessionspark=sparksession读取HIVE表。\ builder()。\ config( spark . SQL . cross join . enabled ， true )。\ config( spark . SQL . execution . arrow . enabled ， true )。\ enableHiveSupport()。\ getor create()df=spark . SQL( select reg param，fitIntercept，elastic net param from temp . model _ best _ param )这种类型类似于直接读取上面的本地文件。创建Spark任务时，默认支持Hive，可以直接访问Hive支持的现有存储格式。解释Apache Hive是Hadoop上的一个通用结构化数据源，它支持包括HDFS在内的各种存储系统上的表。由于实际工作中使用spark.sql读取数据操作的机会比较多，也是spark最核心的组件之一，所以这里重点介绍一些spark.sql，和Spark的其他组件一样，有必要介绍一下Spark。SQL在使用的时候提前，但是没有必要依赖大量的包。如果需要连接Spark。SQL到一个已部署的Hive，您需要将hive-site.xml复制到Spark的配置文件目录。这部分请参考网络上的其他教程。上面代码中对enableHiveSupport的调用使得SparkSession支持Hive。如果是Spark版，参考以下方式。

　　从pyspark.sql导入HiveContext hivectx=HiveContext(sc)data=hivectx . SQL( select reg param，fitIntercept，elastic net param from temp . model _ best _ para )4熊猫。Dataframe转换既然用python进行数据处理，尤其是结构化数据，熊猫肯定是无法避免的。所以在学习和工作中，经常会有转换加工熊猫的诉求。DataFrame将数据转换成spark.dataframe. Spark。DataFrame在设计之初就已经考虑到了这个问题，所以实现方法相当简单。

　　将panda导入为pddf=PD . read _ CSV( python/test _ spark/ts _ dataset . CSV )# Convert panda。data frame into-spark.dataframe spark _ df=Spark . created data frame(df)#将Spark . data frame转换成-pandas . data frame PD _ df=Spark _ df . top andas()以上转换Spark的过程。data frame intopandas . data frame不建议用于10G以上的数据。一方面，数据类型转换需要时间；另一方面，把10G以上的数据读入内存，在单机版上处理，是一件非常低效的事情。

　　本节开始时，介绍了Spark。DataFrame从属于Spark.SQL，Spark.sql作为Spark最重要的组件，可以从各种结构化数据格式的数据源中读写。本节还展示了如何读取本地数据，比如JSON/CSV和数据库数据。同时，Spark还允许用户通过JDBC远程访问数据库。总的来说，Spark通过Spark用统一简洁的API接口进一步隐藏了分布式计算的复杂性。SQL和数据框架。从开发速度和性能来看，DataFrame SQL无疑是大数据分析的最佳选择。

　　1.3基本操作1.3火花。DataFrame你可以通过Spark灵活的读取各种数据源。DataFrame，数据在读取和加载后进行处理。以下是读取DataFrame格式的数据后执行的一些简单操作。

　　1显示DataFrame spark_df.show()打印DataFrame spark_df.printSchema()的模式信息显示spark_df.head的前n行(5)显示数据长度和列名df.count () Df.columns 2操作DataFrame列选择列ml _ dataset=spark _ df。Select (features ， label )Add column from py spark . sql.functions import * #注意这个*号，这里，SQL . functions中的函数都是导入的，所以下面的abs是从DF2=spark _ df . with column( ABS _ age ，ABS(DF2 . age))Delete column df3=spark _ df . drop( age )Filter DF4=spark _ df。其中(spark _ df [age] 20)以上只是显示了少量最常见的数据帧操作。更多详情请参考官方文件或其他参考资料。

　　1.4 Spark简介。ml以上介绍了与Spark密切相关的数据类型和基本运算. ML机器学习——-Spark。数据帧

　　就像通过熊猫处理数据一样。DataFrame，下面简单介绍一下用这些处理过的数据制作美食的过程——机器学习建模。

　　ML包括三个主要的抽象类：转换器、估计器和管道。

　　转换器，顾名思义，就是在原对象的基础上转换数据帧。例如，通常使用Spark.ml.feature对特征进行归一化、分块、降级和OneHot，并通过transform()方法将一个数据帧转换为另一个数据帧。

　　Evaluator用于预测或分类等机器学习算法，训练数据帧并生成模型。采用拟合方法对模型进行拟合。

　　py spark . ml . feature import minmax scaler #定义/引入转换类max _ min _ scaler=minmax scaler(input col= age ，output col= age _ scaler )# fit data max _ min _ age=max _ min _ scaler . fit(df)#执行转换max _ min _ age _=max _ min _ age . transform(spark _ df)管道(pipline)

　　管道的概念也受到Python机器学习库Scikit-Learn的影响。采用一系列API来定义和规范机器学习工作流程，以及数据读取、特征处理、模型训练等一系列操作。可用于构建流水线pipline，实现端到端的机器学习任务。

　　Spark机器学习的其他部分，如特征生成、模型训练、模型保存、数据集划分/超参数优化等，后面会结合实际案例详细讲解。另外，随着Spark.3.0的发布，ML的最新介绍请移至官网。

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