Chat2table，简易表格分析助手

一 写在前面

之前用智谱AI的Chatglm3-6b模型写过一个简单的论文阅读助手，可用来辅助论文阅读等。而像表格，如Excel、CSV文件等内容的分析，也是不可忽略的需要，因此本文同样使用Chatglm3-6b来搭建一个表格分析助手，用于快速分析表格的内容，提取有效的信息。

Chatglm3采用了全新的对话格式，除最基本的对话外，还支持工具调用和代码执行。简单来说，代码执行属于工具调用的子类，只是提示词不一样，而这两种功能是通过修改微调阶段的提示词来实现的。本文展示的模型作用类似代码执行，但是提示词略不一样，并且只用了最常见的对话提示词模板来完成该功能。

二 表格理解

读取表格非常简单，使用pandas库中的read_csv或者read_excel即可。

1 直接读取完整的表格内容

利用to_json方法将df转化为一个json字符串

def read_from_csv(filename):
	df = pd.read_csv(filename)
	return df.to_json(force_ascii=False)

s = read_from_csv('/test_short.csv')
print(s)

'{"id":{"0":22501,"1":22502,"2":22503,"3":22504,"4":22505,"5":22506,"6":22507,"7":22508},"age":{"0":35,"1":26,"2":44,"3":36,"4":41,"5":24,"6":25,"7":33},"nr_employed":{"0":5205,"1":4925,"2":4947,"3":5203,"4":4992,"5":4993,"6":5155,"7":5034}}'

接着把上述表格内容的字符串放进提示词中

prompt = f"已知信息:{s}\n\n请回答问题:age大于35的数量有多少？\n\n"

用了上述的提示词生成的python代码如下：

data = {
    "id": {"0": 22501, "1": 22502, "2": 22503, "3": 22504, "4": 22505, "5": 22506, "6": 22507, "7": 22508},
    "age": {"0": 35, "1": 26, "2": 44, "3": 36, "4": 41, "5": 24, "6": 25, "7": 33},
    "nr_employed": {"0": 5205, "1": 4925, "2": 4947, "3": 5203, "4": 4992, "5": 4993, "6": 5155, "7": 5034}
}

# Calculate the number of individuals with age greater than 35
age_greater_than_35 = sum(1 for age in data["age"].values() if age > 35)
age_greater_than_35

可以看出，生成的python代码含有原表格的所有内容

2 只读取表格路径和基础信息：

import pandas as pd
csv_filename = '/test_short.csv'
query= 'age最大值是多少？'
prompt = f"已知csv文件:{csv_filename}\n\n文件Schema:{pd.read_csv(csv_filename).columns}\n\n问题:{query}\n\n请生成Python代码解决这个问题，将结果赋值给变量result\n\ndPython代码:\n\n"

生成的代码：

import pandas as pd

# 读取csv文件
data = pd.read_csv('/test_short.csv')
# 找到age列的最大值
result = data['age'].max()
print(result)

可以看出，生成的python代码只有当真正执行的时候才会从文件路径中读取表格内容

这两种方法的优缺点总结如下：

1.读取完整的表格内容：简单，但是受模型长度限制不能读取太大的表格

2.只读取表格路径和基础信息：需要一个目录用于保存文件，需要给出列的信息，模型根据这些信息生成代码，可以支持非常大的表格

三 运行代码字符串

在python脚本中动态执行python代码，可以用eval或者exec函数。一般来说，eval函数只能计算一个表达式的值，而exec可以执行复杂的代码，一般是多行的python字符串。

exec函数定义如下：
exec(object[, globals[, locals]])

参数说明：
object：必选参数，表示需要被指定的Python代码
globals：可选参数，全局变量，同eval函数
locals：可选参数，局部变量，一般指的是代码中用到的变量，同eval函数

返回值：
exec函数的返回值永远为None.

除了exec和eval，还可以利用ipython进行代码执行，即用jupyter-notebook的内核来执行代码，这里不赘述。

四 核心模块

如前所述，利用文件路径和信息构建合适的提示词：

import pandas as pd
csv_filename = '/test_short.csv'
query= 'age最大值是多少？'
prompt = f"已知csv文件:{csv_filename}\n\n文件Schema:{pd.read_csv(csv_filename).columns}\n\n问题:{query}\n\n请生成Python代码解决这个问题，将结果赋值给变量result\n\ndPython代码:\n\n"
response, history = model.chat(tokenizer, prompt, history=[])
print(response)

模型的回答如下：

首先，我们需要导入pandas库，然后读取csv文件。接下来，我们可以使用pandas的`max()`函数来找到age列的最大值，并将结果赋值给变量result。以下是完整的代码：

import pandas as pd
# 读取csv文件
data = pd.read_csv('/test_short.csv')
# 找到age列的最大值
result = data['age'].max()
print(result)

这段代码将输出age列的最大值。

接下来用正则提取出模型回答中的python代码部分：

import re
pat = re.compile(r'```python\n([\s\S]+)\n```')
code_string = pat.findall(response)[0]
print(code_string)

提取出来的python代码字符串如下：

"import pandas as pd\n\n# 读取csv文件\ndata = pd.read_csv('/test_short.csv')\n\n# 找到age列的最大值\nresult = data['age'].max()\n\nprint(result)"

利用exec执行代码，并且把结果赋给大模型。注意这时候需要设置参数role='observation'：

loc = {}
exec(code_string, None, loc)
response, history = model.chat(tokenizer, f"result:{loc['result']}", history=history, role='observation')
print(response)

根据提供的CSV文件，age列的最大值是44。

五 效果展示

Gradio库有dataframe组件，可以用来显示上传表格的内容，实现预览功能。此外，上传的文档会存放在一个临时的路径下，当会话断开后则删除，不会保存到本地中，不占用本地存储。

表格分析助手搭建效果如图：

完整代码如下：

from transformers import AutoTokenizer, AutoModel
import gradio as gr
from pathlib import Path
import re
import pandas as pd

# 加载模型
model = AutoModel.from_pretrained("/chatglm3-6b", trust_remote_code=True).to("mps").eval()
tokenizer = AutoTokenizer.from_pretrained("/chatglm3-6b", trust_remote_code=True)

def read_tbl_2_pd(filename):
    if filename.endswith('.csv'):
        df = pd.read_csv(filename)
    elif filename.endswith('.xlsx') or filename.endswith('.xls'):
        pd.read_excel(filename, sheet_name=None)
    return df

def fn_analysis_table(query, robot,  filename):

    if robot is None:
        robot = []
    robot.append([query, " "])

    if filename.endswith('.csv'):
        schema = pd.read_csv(filename).columns
    elif filename.endswith('.xlsx') or filename.endswith('.xls'):
        schema = pd.read_excel(filename, sheet_name=None)['Sheet1'].columns

    chat_history = []

    prompt = f"已知文件:{filename}\n\n文件Schema:{schema}\n\n问题:{query}\n\n请利用Pandas生成Python代码解决这个问题，最后的结果务必赋值给变量result\n\ndPython代码:\n\n"

    print(prompt)

    response, history = model.chat(tokenizer, prompt, history=[])
    print(response)

    pat = re.compile(r'```python\n([\s\S]+)\n```')
    code_string = pat.findall(response)[0]
    print(code_string)

    loc = {}
    exec(code_string, None, loc)
    result = loc['result']    

    response, history = model.chat(tokenizer, f'result:{result}', history=history, role='observation')

    robot[-1] = [query, response]
    yield robot

with gr.Blocks() as app:

    with gr.Tab("与CSV对话"):

         with gr.Row():

            with gr.Column(scale=1):
                upload = gr.File(label="上传csv文档")
                df = gr.Dataframe()

                chatbot = gr.Chatbot(
                    label="ChatBot",
                    height=500,
                    bubble_full_width=False
                )
                instruction = gr.Textbox(lines=2, label="请输入您的问题", placeholder="问题...", max_lines=2)
                with gr.Row():
                    submit = gr.Button("提交", size="sm",interactive=True)
                    clean = gr.Button("清除", size="sm")

            upload.upload(fn=read_tbl_2_pd, inputs=[upload], outputs=[df], queue=False)

            submit.click(
                fn=fn_analysis_table,
                inputs=[instruction, chatbot,  upload],
                outputs=[chatbot],
                queue=True

            )
            clean.click(fn=lambda: None, inputs=None, outputs=chatbot, queue=False)
app.queue(max_size=3)
app.launch(share=False)