Spark 2.1.0 入门:构建一个机器学习工作流(Python版)

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工作流(ML Pipelines)例子

本节以逻辑斯蒂回归为例,构建一个典型的机器学习过程,来具体介绍一下工作流是如何应用的。我们的目的是查找出所有包含”spark”的句子,即将包含”spark”的句子的标签设为1,没有”spark”的句子的标签设为0。Spark2.0起,SQLContext、HiveContext已经不再推荐使用,改以SparkSession代之,故本文中不再使用SQLContext来进行相关的操作,关于SparkSession的具体详情,这里不再赘述,可以参看Spark2.0的官方文档

Spark2.0以上版本的pyspark创建一个名为spark的SparkSession对象,当需要手工创建时,SparkSession可以由其伴生对象的builder()方法创建出来,如下代码段所示:

spark = SparkSession.builder.master("local").appName("Word Count").getOrCreate()

下文中,我们默认名为spark的SparkSession已经创建。
pyspark.ml依赖numpy包,Ubuntu 自带python3是没有numpy的,执行如下命令安装:

sudo pip3 install numpy

然后,我们引入要包含的包并构建训练数据集。

from pyspark.ml import Pipeline
from pyspark.ml.classification import LogisticRegression
from pyspark.ml.feature import HashingTF, Tokenizer

# Prepare training documents from a list of (id, text, label) tuples.
training = spark.createDataFrame([
    (0, "a b c d e spark", 1.0),
    (1, "b d", 0.0),
    (2, "spark f g h", 1.0),
    (3, "hadoop mapreduce", 0.0)
], ["id", "text", "label"])

在这一步中我们要定义 Pipeline 中的各个工作流阶段PipelineStage,包括转换器和评估器,具体的,包含tokenizer, hashingTF和lr三个步骤。

tokenizer = Tokenizer(inputCol="text", outputCol="words")
hashingTF = HashingTF(inputCol=tokenizer.getOutputCol(), outputCol="features")
lr = LogisticRegression(maxIter=10, regParam=0.001)

有了这些处理特定问题的转换器和评估器,接下来就可以按照具体的处理逻辑有序的组织PipelineStages 并创建一个Pipeline。

pipeline = Pipeline(stages=[tokenizer, hashingTF, lr])

现在构建的Pipeline本质上是一个Estimator,在它的fit()方法运行之后,它将产生一个PipelineModel,它是一个Transformer。

model = pipeline.fit(training)

我们可以看到,model的类型是一个PipelineModel,这个管道模型将在测试数据的时候使用。所以接下来,我们先构建测试数据。

test = spark.createDataFrame([
    (4, "spark i j k"),
    (5, "l m n"),
    (6, "spark hadoop spark"),
    (7, "apache hadoop")
], ["id", "text"])

然后,我们调用我们训练好的PipelineModel的transform()方法,让测试数据按顺序通过拟合的工作流,生成我们所需要的预测结果。

prediction = model.transform(test)
selected = prediction.select("id", "text", "probability", "prediction")
for row in selected.collect():
    rid, text, prob, prediction = row
    print("(%d, %s) --> prob=%s, prediction=%f" % (rid, text, str(prob), prediction))

(4, spark i j k) --> prob=[0.155543713844,0.844456286156], prediction=1.000000
(5, l m n) --> prob=[0.830707735211,0.169292264789], prediction=0.000000
(6, spark hadoop spark) --> prob=[0.0696218406195,0.93037815938], prediction=1.000000
(7, apache hadoop) --> prob=[0.981518350351,0.018481649649], prediction=0.000000        

通过上述结果,我们可以看到,第4句和第6句中都包含”spark”,其中第六句的预测是1,与我们希望的相符;而第4句虽然预测的依然是0,但是通过概率我们可以看到,第4句有46%的概率预测是1,而第5句、第7句分别只有7%和2%的概率预测为1,这是由于训练数据集较少,如果有更多的测试数据进行学习,预测的准确率将会有显著提升。