PandasAI连接LLM进行智能数据分析

1. 引言

Pandas是一个数据分析开源组件库，提供了高性能、易用的数据结构和数据分析工具。它的核心的功能是其DataFrame对象，这是一个带有行和列标签的二维表格数据结构，支持缺失数据处理、时间序列功能、灵活的数据输入输出方法、数据对齐和分组操作等特性。

PandasAI则通过结合Pandas和生成式AI技术，使用户能够以自然语言与数据进行交互，从而简化数据分析流程。它的核心目标是让数据分析变得更直观、高效，甚至无需编写复杂代码即可完成数据查询、清洗、可视化等任务。

2. 详述

Pandas进行数据分析的流程笔者不是很熟练，这里重点关注一个问题就是PandasAI如何连接现有的大模型比如DeepSeek来进行智能数据分析。

由于经验不足，笔者在测试PandasAI的时候，将相关的组件都安装在默认全局的Python环境中了，导致版本有点低，使用的是v2版本。现在普通推荐使用Anaconda这样的工具安装虚拟环境来进行Python的依赖管理。不过根据PandasAI官网文档^[1]提示，PandasAI 3.0仍然是beta版本，并且推荐使用Poetry管理Python依赖。所以这里笔者也就没有想升级到3.0，暂时先用稳定一定的2.X版本。

解决掉PandasAI 2.X的版本依赖问题之后，通过PandasAI连接DeepSeek进行智能数据分析的案例代码实现如下：

import pandas as pd
from pandasai import SmartDataframe
from pandasai.llm.base import LLM
import requests

# 自定义DeepSeek大模型
class DeepSeekLLM(LLM):
    def __init__(self, api_url:str, api_key: str, model: str):
        super().__init__()
        self.api_url = api_url
        self.api_key = api_key
        self.model = model        

    def call(self, instruction, context: dict = None, **kwargs) -> str:
        """
        PandasAI 用来向 LLM 模型发起请求的接口入口。

        Args:
            instruction (str): PandasAI 传入的 prompt，可能是 string 或自定义对象，表示用户的问题。
            context (dict, optional): 包含上下文信息（例如 DataFrame 元数据等），在部分 LLM 中可用。
            **kwargs: 保留接口向前兼容（比如未来增加其他参数时也能传入）。

        Returns:
            str: 执行指令后的结果输出。
        """

        # 把复杂的 Prompt 对象变成字符串
        if not isinstance(instruction, str):
            instruction = str(instruction)

        # 请求头
        headers = {
            "Authorization": f"Bearer {self.api_key}",   # DeepSeek身份验证
            "Content-Type": "application/json"
        }

        # 兼容 OpenAI 的 Chat Completion API的对话消息格式
        messages = [
            {
                "role": "system", # 设定 LLM 的行为
                "content": "You are a helpful AI assistant for data analysis."
            },
            {
                "role": "user",  # 是实际的问题
                "content": instruction
            }
        ]

        # 请求体
        payload = {
            "model": self.model,
            "messages": messages,
            "temperature": 0.0 # 值越低，回答的效果越稳定
        }

        # 发送post请求
        response = requests.post(self.api_url, headers=headers, json=payload)

        # 检查返回状态码，如果不是 200 则报错。
        if response.status_code != 200:
            raise Exception(f"DeepSeek API Error: {response.status_code}, {response.text}")

        # 解析返回结果
        result = response.json()
        return result["choices"][0]["message"]["content"]

    @property
    def type(self):
        return "deepseek-custom"

# Sample DataFrame
sales_by_country = pd.DataFrame({
    "country": ["United States", "United Kingdom", "France", "Germany", "Italy", "Spain", "Canada", "Australia", "Japan", "China"],
    "sales": [5000, 3200, 2900, 4100, 2300, 2100, 2500, 2600, 4500, 7000]
})

# 用自定义的 DeepSeek LLM
llm = DeepSeekLLM(
    api_url = "https://dashscope.aliyuncs.com/compatible-mode/v1/chat/completions",
    api_key="sk-xxx",
    model="deepseek-r1")

df = SmartDataframe(sales_by_country, config={"llm": llm})

result = df.chat('列出销售额最高的3个国家。')

print(result)

如代码所示，关键的所在是需要自定义一个继承自LLM的能够连接DeepSeek的类DeepSeekLLM。其实PandasAI 2.X是可以使用提供了支持使用OpenAI的接口的，而连接DeepSeek的接口一般会兼容OpenAI。但是笔者尝试了之后不行，不能传入自定义的LLM地址。没办法只能自己自定义一个继承自LLM的DeepSeekLLM类。

DeepSeekLLM类的关键就是call函数的实现，这是PandasAI用来向LLM模型发起请求的接口的入口。在这个函数实现中的关键就是通过兼容OpenAI的Chat API向自定义的DeepSeek服务发起post请求，具体的细节笔者已经在代码中进行注释，另外也可以查阅OpenAI API的相关文档。这里的实现并没有像《连接语言大模型（LLM）服务进行对话》一样使用openai模块或者LangChain框架，而是直接使用requests来发送HTTP请求，显得更加底层一点，不过原理都差不多。

最终运行的结果如下所示：

country  sales
0          China   7000
0          China   7000
1  United States   5000
2          Japan   4500

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1. PandasAI官方文档 ︎