【Spark】SparkSQL练习--出租车数据清洗

【Spark】SparkSQL练习--出租车数据清洗,第1张

【Spark】SparkSQL练习--出租车数据清洗

SparkSQL练习--出租车数据清洗
  • 数据分析
  • 数据读取
    • 准备工作
    • 读取文件
  • 数据清洗
    • 数据类型转换
    • 解决报错问题
    • 剪除异常数据
  • 完整代码显示

数据分析

数据集结构

其中有几点需要注意

  • hack_license 是出租车执照, 可以唯一标识一辆出租车
  • pickup_datetime 和 dropoff_datetime 分别是上车时间和下车时间, 通过这个时间, 可以获知行车时间
  • pickup_longitude 和 dropoff_longitude 是经度, 经度所代表的是横轴, 也就是 X 轴
  • pickup_latitude 和 dropoff_latitude 是纬度, 纬度所代表的是纵轴, 也就是 Y 轴

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数据读取 准备工作

配置pom文件



    4.0.0

    cn.itcast
    taxi
    0.0.1

    
        2.11.8
        2.2.0
        2.7.5
        1.7.16
        1.2.17
        5.1.35
        2.2.2
        3.6.6
    

    
        
        
            org.scala-lang
            scala-library
            ${scala.version}
        
        
            org.scala-lang.modules
            scala-xml_2.11
            1.0.6
        

        
        
            org.apache.spark
            spark-core_2.11
            ${spark.version}
        
        
            org.apache.spark
            spark-sql_2.11
            ${spark.version}
        
        
            org.apache.hadoop
            hadoop-client
            ${hadoop.version}
        

        
        
            com.esri.geometry
            esri-geometry-api
            ${esri.version}
        

        
        
            org.json4s
            json4s-native_2.11
            ${json4s.version}
        
        
            org.json4s
            json4s-jackson_2.11
            ${json4s.version}
        

        
        
            org.slf4j
            jcl-over-slf4j
            ${slf4j.version}
        
        
            org.slf4j
            slf4j-api
            ${slf4j.version}
        
        
            org.slf4j
            slf4j-log4j12
            ${slf4j.version}
        
        
            log4j
            log4j
            ${log4j.version}
        
    

    
        src/main/scala

        
            
                org.apache.maven.plugins
                maven-compiler-plugin
                3.0
                
                    1.8
                    1.8
                    UTF-8
                
            

            
                net.alchim31.maven
                scala-maven-plugin
                3.2.0
                
                    
                        
                            compile
                            testCompile
                        
                        
                            
                                -dependencyfile
                                ${project.build.directory}/.scala_dependencies
                            
                        
                    
                
            
        
    

创建scala目录,并且将这个目录设置为Source Root


目录结构如下

读取文件

创建SarkSession与读取文件

    //创建SparkSession
    val spark = SparkSession.builder()
      .master("local[6]")
      .appName("taxi")
      .getOrCreate()
    //导入隐式转换
    import spark.implicits._
    import org.apache.spark.sql.functions._

    //数据读取
    val taxiRow = spark.read
      .option("header", true)
      .csv("dataset/half_trip.csv")
      .show()

结果展示

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数据清洗 数据类型转换

剪去多余列

  • 现在数据集中包含了一些多余的列, 在后续的计算中并不会使用到, 如果让这些列参与计算的话, 会影响整体性能, 浪费集群资源

类型转换

  • 可以看到, 现在的数据集中, 所有列类型都是 String, 而在一些统计和运算中, 不能使用 String 来进行, 所以要将这些数据转为对应的类型

我们可以自定义一个样例类将Row类型数据转换成对象类

case class Trip(
       license: String,
       pickUpTime: Long,
       dropOffTime: Long,
       pickUpX: Double,
       pickUpY: Double,
       dropOffX: Double,
       dropOffY: Double
               )

我们在逐行转换数据类型时不知道数据是否为空,因此我们应该新建一个类来判断数据是否为空

因为在针对 Row 类型对象进行数据转换时, 需要对一列是否为空进行判断和处理, 在 Scala中为空的处理进行一些支持和封装, 叫做 Option, 所以在读取 Row 类型对象的时候, 要返回 Option 对象, 通过一个包装类, 可以轻松做到这件事

class RichRow(row: Row) {
  // 为了返回空值,提醒外面进行处理
  def getAs[T](field: String): Option[T] = {
    //判断是否为空
    if (row.isNullAt(row.fieldIndex(field))) {
      None
    } else {
      Some(row.getAs[T](field))
    }
  }
}

RichRow类的解释与分析

  • 该类的输入时Row就是行
  • getAs方法输入的参数field是列名,输出的是每列的数据
  • 之所将数据包装成option类是因为,,此类有个方法getOrElse,使用该方法,不为空是时输出数据,为空时输出0或者指定的数据

我们需要的数据只有三种数据类型,分别是:String、Long、Double。,字符类型在数据读取时,默认就是,但是后两者类型需要我们自己手动转换
将数据转换成Long类型

  def parseTime(row: RichRow, field: String): Long = {
    //表示时间类型的格式
    val pattern = "yyyy-MM-dd HH:mm:ss"
    val formatter = new SimpleDateFormat(pattern, Locale.ENGLISH)
    //执行转换,获取时间戳
    val time: Option[String] = row.getAs[String](field)
    
    val timeOption = time.map(time => formatter.parse(time).getTime)
    timeOption.getOrElse(0l)
  }

读取Double类型数据

  def parseLocation(row: RichRow, field: String): Double = {
    //获取数据
    val location: Option[String] = row.getAs[String](field)
    //转换数据
    val locationOption: Option[Double] = location.map(local => local.toDouble)
    locationOption.getOrElse(0.0)
  }

此时我们可以将数据一起转换成自定义的类型

  def parse(row: Row): Trip = {
    val richRow = new RichRow(row)
    val license = richRow.getAs[String]("hack_license").orNull
    val pickUpTime = parseTime(richRow, "pickup_datetime")
    val pickOffTime = parseTime(richRow, "dropoff_datetime")
    val pickUpX = parseLocation(richRow, "pickup_longitude")
    val pickUpY = parseLocation(richRow, "pickup_latitude")
    val pickOffX = parseLocation(richRow, "dropoff_longitude")
    val pickOffY = parseLocation(richRow, "dropoff_latitude")
    Trip(license, pickUpTime, pickOffTime, pickUpX, pickUpY, pickOffX, pickOffY)
  }
解决报错问题

我们上面在对数据进行类型转换时,可能会因为数据的错误而报错,那我们改输入解决?

  def safe[P, R](f: P => R): P => Either[R, (P, Exception)] = {
    new Function[P, Either[R, (P, Exception)]] with Serializable {
      override def apply(param: P): Either[R, (P, Exception)] = {
        try {
          Left(f(param))
        } catch {
          case e: Exception => Right((param, e))
        }
      }
    }
  }

解释与分析

  • 我们为了保证数据处理过程中的安全性,可以在rdd.map的时候调用函数safe
  • 但是map输入的是一个函数parse,所以我们应该也是输入函数p
  • safe接受的参数也是函数p,但是这个函数p会返回一个函数r
  • 所以safe现在是有两种输出的结果,一个是输入的函数变换之后的r
  • 一个是输入函数和报错信息

针对异常值进行处理

   val taxiParsed: RDD[Either[Trip, (Row, Exception)]] = taxiRow.rdd.map(safe(parse))
   //现在result里面全是有问题的row
   val result: RDD[Row] = taxiParsed.filter(e => e.isRight)
       .map(e => e.right.get._1)
   //结果
   val taxiGood = taxiParsed.map(either => either.left.get).toDS()

剪除异常数据
    val hours = (pickupTime: Long, dropoffTime: Long) => {
     val duration = dropoffTime - pickupTime
     val hour = TimeUnit.HOURS.convert(duration, TimeUnit.MICROSECONDS)
     hour
   }
   val hoursUDF = udf(hours)
   spark.udf.register("hours",hours)
   val taxiClean = taxiGood.where("hours(pickUpTime,dropOffTime) between 0 and 3")
     .show()

结果展示

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完整代码显示
package taxi

import org.apache.spark.rdd.RDD
import org.apache.spark.sql.{Row, SparkSession}

import java.text.SimpleDateFormat
import java.util.Locale
import java.util.concurrent.TimeUnit

object TaxiAnalysisRunner {
  def main(args: Array[String]): Unit = {
    //创建SparkSession
    val spark = SparkSession.builder()
      .master("local[6]")
      .appName("taxi")
      .getOrCreate()
    //导入隐式转换
    import spark.implicits._
    import org.apache.spark.sql.functions._

    //数据读取
    val taxiRow = spark.read
      .option("header", true)
      .csv("dataset/half_trip.csv")
    //转换 *** 作
    val taxiParsed: RDD[Either[Trip, (Row, Exception)]] = taxiRow.rdd.map(safe(parse))
    //现在result里面全是有问题的row
    //    val result: RDD[Row] = taxiParsed.filter(e => e.isRight)
    //      .map(e => e.right.get._1)
    //结果
    val taxiGood = taxiParsed.map(either => either.left.get).toDS()

    //绘制时长直方图
    //统计时长
    val hours = (pickupTime: Long, dropoffTime: Long) => {
      val duration = dropoffTime - pickupTime
      val hour = TimeUnit.HOURS.convert(duration, TimeUnit.MICROSECONDS)
      hour
    }
    val hoursUDF = udf(hours)
    spark.udf.register("hours",hours)
    val taxiClean = taxiGood.where("hours(pickUpTime,dropOffTime) between 0 and 3")
      .show()

  }

  

  
  def safe[P, R](f: P => R): P => Either[R, (P, Exception)] = {
    new Function[P, Either[R, (P, Exception)]] with Serializable {
      override def apply(param: P): Either[R, (P, Exception)] = {
        try {
          Left(f(param))
        } catch {
          case e: Exception => Right((param, e))
        }
      }
    }
  }


  
  def parse(row: Row): Trip = {
    val richRow = new RichRow(row)
    val license = richRow.getAs[String]("hack_license").orNull
    val pickUpTime = parseTime(richRow, "pickup_datetime")
    val pickOffTime = parseTime(richRow, "dropoff_datetime")
    val pickUpX = parseLocation(richRow, "pickup_longitude")
    val pickUpY = parseLocation(richRow, "pickup_latitude")
    val pickOffX = parseLocation(richRow, "dropoff_longitude")
    val pickOffY = parseLocation(richRow, "dropoff_latitude")
    Trip(license, pickUpTime, pickOffTime, pickUpX, pickUpY, pickOffX, pickOffY)
  }

  def parseTime(row: RichRow, field: String): Long = {
    //表示时间类型的格式
    val pattern = "yyyy-MM-dd HH:mm:ss"
    val formatter = new SimpleDateFormat(pattern, Locale.ENGLISH)
    //执行转换,获取时间戳
    val time: Option[String] = row.getAs[String](field)
    
    val timeOption = time.map(time => formatter.parse(time).getTime)
    timeOption.getOrElse(0l)
  }

  def parseLocation(row: RichRow, field: String): Double = {
    //获取数据
    val location: Option[String] = row.getAs[String](field)
    //转换数据
    val locationOption: Option[Double] = location.map(local => local.toDouble)
    locationOption.getOrElse(0.0)
  }
}


class RichRow(row: Row) {
  // 为了返回空值,提醒外面进行处理
  def getAs[T](field: String): Option[T] = {
    //判断是否为空
    if (row.isNullAt(row.fieldIndex(field))) {
      None
    } else {
      Some(row.getAs[T](field))
    }
  }
}

case class Trip(
       license: String,
       pickUpTime: Long,
       dropOffTime: Long,
       pickUpX: Double,
       pickUpY: Double,
       dropOffX: Double,
       dropOffY: Double
               )

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