摸鱼大数据——Spark SQL——DataFrame详解一

1.DataFrame基本介绍

 DataFrame表示的是一个二维的表。二维表，必然存在行、列等表结构描述信息​表结构描述信息(元数据Schema): StructType对象字段: StructField对象，可以描述字段名称、字段数据类型、是否可以为空行: Row对象列: Column对象，包含字段名称和字段值​在一个StructType对象下，由多个StructField组成，构建成一个完整的元数据信息

如何构建表结构信息数据：

2.DataFrame的构建方式

 方式1: 使用SparkSession的createDataFrame(data,schema)函数创建data参数1.基于List列表数据进行创建2.基于RDD弹性分布式数据集进行创建3.基于pandas的DataFrame数据进行创建schema参数1: 字符串格式一 :“字段名1 字段类型,字段名2 字段类型”格式二(推荐):“字段名1:字段类型,字段名2:字段类型”2: List格式: ["字段名1","字段名2"]  3: DataType（推荐，用的最多）格式一:schema=StructType().add('字段名1',字段类型).add('字段名2',字段类型)格式二:schema=StructType([StructField('字段名1',类型),StructField('字段名1',类型)])方式2: 使用DataFrame的toDF(colNames)函数创建DataFrame的toDF方法是一个在Apache Spark的DataFrame API中用来创建一个新的DataFrame的方法。这个方法可以将一个RDD转换为DataFrame，或者将一个已存在的DataFrame转换为另一个DataFrame。在Python中，你可以使用toDF方法来指定列的名字。如果你不指定列的名字，那么默认的列的名字会是_1, _2等等。 格式: rdd.toDF([列名])​​方式3: 使用SparkSession的read()函数创建在 Spark 中，SparkSession 的 read 是用于读取数据的入口点之一，它提供了各种方法来读取不同格式的数据并将其加载到 Spark 中进行处理。统一API格式: spark.read.format('text|csv|json|parquet|orc|...')  : 读取外部文件的方式.option('k','v')   : 选项  可以设置相关的参数 (可选).schema(StructType | String)  :  设置表的结构信息.load('加载数据路径')  : 读取外部文件的路径, 支持 HDFS 也支持本地简写API格式:注意: 以上所有的外部读取方式，都有简单的写法。spark内置了一些常用的读取方案的简写格式: spark.read.文件读取方式()​注意: parquet:是Spark中常用的一种列式存储文件格式和Hive中的ORC差不多, 他俩都是列存储格式​

2.1 createDataFrame()创建

场景：一般用在开发和测试中。因为只能处理少量的数据

2.1.1 基于列表

 # 导包import osfrom pyspark.sql import SparkSession​# 绑定指定的python解释器os.environ['SPARK_HOME'] = '/export/server/spark'os.environ['PYSPARK_PYTHON'] = '/root/anaconda3/bin/python3'os.environ['PYSPARK_DRIVER_PYTHON'] = '/root/anaconda3/bin/python3'​# 创建main函数if __name__ == '__main__':# 1.创建SparkContext对象spark = SparkSession.builder.appName('pyspark_demo').master('local[*]').getOrCreate()​# 2.创建DF对象data = [(1, '张三', 18), (2, '李四', 28), (3, '王五', 38)]df1 = spark.createDataFrame(data,schema=['id','name','age'])# 展示数据df1.show()# 查看结构信息df1.printSchema()​print('---------------------------------------------------------')df2 = spark.createDataFrame(data,schema='id int,name string,age int')# 展示数据df2.show()# 查看结构信息df2.printSchema()​print('---------------------------------------------------------')df3 = spark.createDataFrame(data,schema='id:int,name:string,age:int')# 展示数据df3.show()​# 查看结构信息df3.printSchema()​# 3.关闭资源spark.stop()

2.1.2 基于RDD普通方式

场景：RDD可以存储任意结构的数据；而DataFrame只能处理二维表数据。在使用Spark处理数据的初期，可能输入进来的数据是半结构化或者是非结构化的数据，那么可以先通过RDD对数据进行ETL处理成结构化数据，再使用开发效率高的SparkSQL来对后续数据进行处理分析。

Schema选择StructType对象来定义DataFrame的“表结构”转换RDD

 # 导包import osfrom pyspark.sql import SparkSession​# 绑定指定的python解释器from pyspark.sql.types import StructType, StringType, StructField​os.environ['SPARK_HOME'] = '/export/server/spark'os.environ['PYSPARK_PYTHON'] = '/root/anaconda3/bin/python3'os.environ['PYSPARK_DRIVER_PYTHON'] = '/root/anaconda3/bin/python3'​# 创建main函数if __name__ == '__main__':# 1.创建SparkContext对象spark = SparkSession.builder.appName('pyspark_demo').master('local[*]').getOrCreate()sc = spark.sparkContext​​# 2.读取生成rddtextRDD = sc.textFile('file:///export/data/spark_project/spark_sql/data/data1.txt')print(type(textRDD)) # <class 'pyspark.rdd.RDD'>etlRDD = textRDD.map(lambda line:line.split(',')).map(lambda l:(l[0],l[1]))# 3.定义schema结构信息schema1 = StructType().add('name',StringType(),True).add('age',StringType(),True)schema2 = StructType([StructField('name',StringType(),True),StructField('age',StringType(),True)])schema3 = ['name','age']schema4 = 'name string,age string'schema5 = 'name:string,age:string'# 4.创建DF对象dfpeople = spark.createDataFrame(etlRDD,schema5)# 5.df展示结构信息dfpeople.show()dfpeople.printSchema()# 6.拓展: 创建临时视图,方便sql查询dfpeople.createTempView('peoples')r = spark.sql('select * from peoples')r.show()​​# 7.关闭资源sc.stop()spark.stop()​

2.1.3 基于RDD反射方式

Schema使用反射方法来推断Schema模式Spark SQL 可以将 Row 对象的 RDD 转换为 DataFrame，从而推断数据类型。

 # 导包import osfrom pyspark.sql import SparkSession​# 绑定指定的python解释器from pyspark.sql.types import StructType, StringType, StructField, Row​os.environ['SPARK_HOME'] = '/export/server/spark'os.environ['PYSPARK_PYTHON'] = '/root/anaconda3/bin/python3'os.environ['PYSPARK_DRIVER_PYTHON'] = '/root/anaconda3/bin/python3'​# 创建main函数if __name__ == '__main__':# 1.创建SparkContext对象spark = SparkSession.builder.appName('pyspark_demo').master('local[*]').getOrCreate()sc = spark.sparkContext​​# 2.读取生成rdd# 3.定义schema结构信息textRDD = sc.textFile('file:///export/data/spark_project/spark_sql/data/data1.txt')etlRDD_schema = textRDD.map(lambda line:line.split(',')).map(lambda l:Row(name=l[0],age=l[1]))​# 4.创建DF对象dfpeople = spark.createDataFrame(etlRDD_schema)​# 5.df展示结构信息dfpeople.show()dfpeople.printSchema()# 6.拓展: 创建临时视图,方便sql查询dfpeople.createTempView('peoples')r = spark.sql('select * from peoples')r.show()​​​# 7.关闭资源sc.stop()spark.stop()

2.2 toDF()创建

schema模式编码在字符串中,toDF参数用于指定列的名字。如果你不指定列的名字，那么默认的列的名字会是_1, _2等等。

 # 导包import osfrom pyspark.sql import SparkSession​# 绑定指定的python解释器from pyspark.sql.types import StructType, StringType, StructField, Row​os.environ['SPARK_HOME'] = '/export/server/spark'os.environ['PYSPARK_PYTHON'] = '/root/anaconda3/bin/python3'os.environ['PYSPARK_DRIVER_PYTHON'] = '/root/anaconda3/bin/python3'​# 创建main函数if __name__ == '__main__':# 1.创建SparkContext对象spark = SparkSession.builder.appName('pyspark_demo').master('local[*]').getOrCreate()sc = spark.sparkContext​​# 2.读取生成rdd# 3.定义schema结构信息textRDD = sc.textFile('file:///export/data/spark_project/spark_sql/data/data1.txt')etlRDD = textRDD.map(lambda line:line.split(','))​# 4.创建DF对象dfpeople = etlRDD.toDF(['name','age'])​# 5.df展示结构信息dfpeople.show()dfpeople.printSchema()# 6.拓展: 创建临时视图,方便sql查询dfpeople.createTempView('peoples')r = spark.sql('select * from peoples')r.show()​# 7.关闭资源sc.stop()spark.stop()

2.3 read读取外部文件

复杂API

 统一API格式: spark.read.format('text|csv|json|parquet|orc|avro|jdbc|.....') # 读取外部文件的方式.option('k','v') # 选项  可以设置相关的参数 (可选).schema(StructType | String) #  设置表的结构信息.load('加载数据路径') # 读取外部文件的路径, 支持 HDFS 也支持本地

简写API

 请注意: 以上所有的外部读取方式，都有简单的写法。spark内置了一些常用的读取方案的简写格式: spark.read.读取方式()例如: df = spark.read.csv(path='file:///export/data/_03_spark_sql/data/stu.txt',header=True,sep=' ',inferSchema=True,encoding='utf-8',)

2.3.1 Text方式读取

 text方式读取文件：1- 不管文件中内容是什么样的，text会将所有内容全部放到一个列中处理2- 默认生成的列名叫value，数据类型string3- 只能够在schema中修改字段value的名称，其他任何内容不能修改

 # 导包import osfrom pyspark.sql import SparkSession​# 绑定指定的python解释器from pyspark.sql.types import StructType, StringType, StructField, Row​os.environ['SPARK_HOME'] = '/export/server/spark'os.environ['PYSPARK_PYTHON'] = '/root/anaconda3/bin/python3'os.environ['PYSPARK_DRIVER_PYTHON'] = '/root/anaconda3/bin/python3'​# 创建main函数if __name__ == '__main__':# 1.创建SparkContext对象spark = SparkSession.builder.appName('pyspark_demo').master('local[*]').getOrCreate()​# 2.读取数据# 注意: 读取text文件默认只有1列,且列名交value,可以通过schema修改df = spark.read\.format('text')\.schema('info string')\.load('file:///export/data/spark_project/spark_sql/data/data1.txt')​​# 5.df展示结构信息df.show()df.printSchema()# 6.拓展: 创建临时视图,方便sql查询df.createTempView('peoples')r = spark.sql('select * from peoples')r.show()​​# 6.关闭资源spark.stop()

2.3.2 CSV方式读取

 csv格式读取外部文件：1- 复杂API和简写API都必须掌握2- 相关参数作用说明：2.1- path：指定读取的文件路径。支持HDFS和本地文件路径2.2- schema：手动指定元数据信息2.3- sep：指定字段间的分隔符2.4- encoding：指定文件的编码方式2.5- header：指定文件中的第一行是否是字段名称2.6- inferSchema：根据数据内容自动推断数据类型。但是，推断结果可能不精确

 # 导包import osfrom pyspark.sql import SparkSession​# 绑定指定的python解释器from pyspark.sql.types import StructType, StringType, StructField, Row​os.environ['SPARK_HOME'] = '/export/server/spark'os.environ['PYSPARK_PYTHON'] = '/root/anaconda3/bin/python3'os.environ['PYSPARK_DRIVER_PYTHON'] = '/root/anaconda3/bin/python3'​# 创建main函数if __name__ == '__main__':# 1.创建SparkContext对象spark = SparkSession.builder.appName('pyspark_demo').master('local[*]').getOrCreate()​# 2.读取数据# 注意: csv文件可以识别多个列,可以使用schema指定列名,类型# 原始方式# df = spark.read\#     .format('csv')\#     .schema('name string,age int')\#     .option('sep',',')\#     .option('encoding','utf8')\#     .option('header',False)\#     .load('file:///export/data/spark_project/spark_sql/data/data1.txt')# 简化方式df = spark.read.csv(schema='name string,age int',sep=',',encoding='utf8',header=False,path='file:///export/data/spark_project/spark_sql/data/data1.txt')​# 5.df展示结构信息df.show()df.printSchema()# 6.拓展: 创建临时视图,方便sql查询df.createTempView('peoples')r = spark.sql('select * from peoples')r.show()​​# 7.关闭资源spark.stop()​

2.3.3 JSON方式读取

 json读取数据：1- 需要手动指定schema信息。如果手动指定的时候，字段名称与json中的key名称不一致，会解析不成功，以null值填充2- csv/json中schema的结构，如果是字符串类型，那么字段名称和字段数据类型间，只能以空格分隔

json的数据内容

 {'id': 1,'name': '张三','age': 20}{'id': 2,'name': '李四','age': 23,'address': '北京'}{'id': 3,'name': '王五','age': 25}{'id': 4,'name': '赵六','age': 29}

代码实现

 # 导包import osfrom pyspark.sql import SparkSession​# 绑定指定的python解释器from pyspark.sql.types import StructType, StringType, StructField, Row​os.environ['SPARK_HOME'] = '/export/server/spark'os.environ['PYSPARK_PYTHON'] = '/root/anaconda3/bin/python3'os.environ['PYSPARK_DRIVER_PYTHON'] = '/root/anaconda3/bin/python3'​# 创建main函数if __name__ == '__main__':# 1.创建SparkContext对象spark = SparkSession.builder.appName('pyspark_demo').master('local[*]').getOrCreate()​# 2.读取数据# 注意: json的key和schema指定的字段名不一致,会用null补充,如果没有数据也是用null补充# 简化方式df = spark.read.json(schema='id int,name string,age int,address string',encoding='utf8',path='file:///export/data/spark_project/spark_sql/data/data2.txt')​# 5.df展示结构信息df.show()df.printSchema()# 6.拓展: 创建临时视图,方便sql查询df.createTempView('peoples')r = spark.sql('select * from peoples')r.show()​# 关闭资源spark.stop()