使用Spark探索数据

需求分析

使用Spark来探索数据是一种高效处理大规模数据的方法,需要对数据进行加载、清洗和转换,选择合适的Spark组件进行数据处理和分析。需求分析包括确定数据分析的目的和问题、选择合适的Spark应用程序和算法、优化数据处理流程和性能、可视化和解释分析结果。同时,需要熟悉Spark的基本概念和操作,掌握Spark编程和调优技巧,以确保数据探索的准确性和效率。

系统实现

了解实验目的

掌握python on Spark的使用理解探索数据的意义和方法,掌握使用Spark探索数据的过程。

1.实验整体流程分析:

  • 准备环境,安装Hadoop和Spark组件
  • 准备数据,采用开源movielens数据集
  • 探索用户数据
  • 探索电影数据
  • 探索电影评级数据

2.准备数据:

  • 打开终端,启动Hadoop和Spark集群
  • 下载相关数据集
  • 将数据集解压到/usr/目录下
  • 上传数据至HDFS

    hadoop fs -mkdir /data

    hadoop fs -ls /

    hadoop fs -put /usr/data/u.user /data/u.user

    hadoop fs -put /usr/data/u.data /data/u.data

    hadoop fs -put /usr/data/u.genre /data/u.genre

    hadoop fs -put /usr/data/u.info /data/u.info

    hadoop fs -put /usr/data/u.item /data/u.item

    hadoop fs -put /usr/data/u.occupation /data/u.occupation

    hadoop fs -ls /data

上传后的HDFS的data目录结构如图所示

3.探索用户数据:

  • 打开终端,执行pyspark命令,进入Spark的python环境
  • 打印首行记录

运行结果如下

  • 分别统计用户、性别和职业的个数

    以' | '切分每列,返回新的用户RDD

    user_fields = user_data.map(lambda line: line.split("|"))

    统计用户数

    num_users = user_fields.map(lambda fields: fields[0]).count()

    统计性别数

    num_genders = user_fields.map(lambda fields: fields[2]).distinct().count()

    统计职业数

    num_occupations = user_fields.map(lambda fields: fields[3]).distinct().count()

    统计邮编数

    num_zipcodes = user_fields.map(lambda fields: fields[4]).distinct().count()

    返回结果

    print ("用户数: %d, 性别数: %d, 职业数: %d, 邮编数: %d" % (num_users, num_genders, num_occupations, num_zipcodes))

运行结果如下

  • 查看年龄分布情况,并用plt.show绘制
  • 查看职业分布情况,同样绘制图

    并行统计各职业人数的个数,返回职业统计RDD后落地

    count_by_occupation = user_fields.map(lambda fields: (fields[3], 1)).reduceByKey(lambda x, y: x + y).collect()

    生成x/y坐标轴

    x_axis1 = np.array([c[0] for c in count_by_occupation])
    y_axis1 = np.array([c[1] for c in count_by_occupation])
    x_axis = x_axis1[np.argsort(x_axis1)]
    y_axis = y_axis1[np.argsort(y_axis1)]

    生成x轴标签

    pos = np.arange(len(x_axis))
    width = 1.0
    ax = plt.axes()
    ax.set_xticks(pos + (width / 2))
    ax.set_xticklabels(x_axis)

    绘制职业人数条状图

    plt.xticks(rotation=30)
    plt.bar(pos, y_axis, width, color='lightblue')
    plt.show()

  • 统计各职业人数

4.探索电影数据:

  • 重新打开终端,执行pyspark命令,进入Spark的python环境
  • 打印首行记录
  • 查看电影的数量
  • 过滤掉没有发现时间信息的记录

注意,输入时需要手动缩进

  • 查看影片的年龄分布并绘图

5.探索评级数据:

  • 重新打开终端,进入Spark的bin目录下,执行pyspark命令,进入Spark的python环境
  • 打印首行记录
  • 查看有多少人参与了评分
  • 统计最高、最低、平均、中位评分,以及平均每个用户的评分次数

    以' | '切分每列,返回新的用户RDD

    user_fields = user_data.map(lambda line: line.split("|"))

    统计用户数

    num_users = user_fields.map(lambda fields: fields[0]).count()

    获取电影数量

    num_movies = movie_data.count()

    获取评分RDD

    rating_data = rating_data_raw.map(lambda line: line.split("\t"))
    ratings = rating_data.map(lambda fields: int(fields[2]))

    计算最大/最小评分

    max_rating = ratings.reduce(lambda x, y: max(x, y))
    min_rating = ratings.reduce(lambda x, y: min(x, y))

    计算平均/中位评分

    mean_rating = ratings.reduce(lambda x, y: x + y) / float(num_ratings)
    median_rating = np.median(ratings.collect())

    计算每个观众/每部电影平均打分/被打分次数

    ratings_per_user = num_ratings / num_users
    ratings_per_movie = num_ratings / num_movies

    输出结果

    print("最低评分: %d" % min_rating)
    print("最高评分: %d" % max_rating)
    print("平均评分: %2.2f" % mean_rating)
    print("中位评分: %d" % median_rating)
    print("平均每个用户打分(次数): %2.2f" % ratings_per_user)
    print("平均每部电影评分(次数): %2.2f" % ratings_per_movie)

  • 统计评分分布情况

    生成评分统计RDD,并落地

    count_by_rating = ratings.countByValue()

    生成x/y坐标轴

    x_axis = np.array(count_by_rating.keys())
    y_axis = np.array([float(c) for c in count_by_rating.values()])

    对人数做标准化

    y_axis_normed = y_axis / y_axis.sum()

    生成x轴标签

    pos = np.arange(len(y_axis))
    width = 1.0
    ax = plt.axes()
    ax.set_xticks(pos + (width / 2))
    ax.set_xticklabels(y_axis)

    绘制评分分布柱状图

    plt.bar(pos, y_axis_normed, width, color='lightblue')
    plt.xticks(rotation=30)
    plt.show()

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