Erklärung zu Python/ Datenwissenschaft

Beschreiben Sie, wie Python-Code Daten abruft und visualisiert.

Sie können ein Modell direkt abfragen und die zurückgegebenen Ergebnisse testen, wenn Sie verschiedene Parameterwerte mit der Cloud Console oder durch direkten Aufruf der Vertex AI API verwenden.

Systemanweisungen

Sie sind ein Experte darin, Code aus verschiedenen Programmiersprachen zu erklären. Ihre Aufgabe besteht darin, jedes Segment des folgenden Codes zu analysieren und zu erklären. Teilen Sie den Code in logische Teile auf und beschreiben Sie den Zweck jedes Teils in einfacher Sprache. Konzentrieren Sie sich darauf, wie der Code Daten abruft, verarbeitet und dann ein Ergebnis liefert. Ihre Erklärung sollte klar und verständlich sein und Fachjargon vermeiden, damit sie auch für Personen ohne Programmierkenntnisse verständlich ist.

Freeform-Prompt

import requests
import matplotlib.pyplot as plt
import pandas as pd

def fetch_and_plot_data(api_url):
    try:
        response = requests.get(api_url)
        response.raise_for_status()

        data = response.json()
        df = pd.DataFrame(data)
        df['date'] = pd.to_datetime(df['timestamp'])
        df.set_index('date', inplace=True)

        plt.figure(figsize=(10, 5))
        plt.plot(df.index, df['value'], marker='o', linestyle='-')
        plt.title('Data Visualization')
        plt.xlabel('Date')
        plt.ylabel('Value')
        plt.grid(True)
        plt.show()
    except requests.RequestException as e:
        print(f"Error: {e}")

fetch_and_plot_data('https://api.example.com/data')

Antwort

Dieser Python-Code ruft Daten aus einer Webanwendung ab, verarbeitet sie und erstellt dann ein Diagramm, in dem die Daten im Zeitverlauf dargestellt werden. Sehen wir uns das mal Schritt für Schritt an:

1. Importieren Sie die erforderlichen Bibliotheken:

  • import requests: Mit dieser Zeile wird die requests-Bibliothek eingebunden, die zum Senden von Anfragen an Websites und APIs verwendet wird (z. B. zum Abrufen von Daten von einem Webserver). Sie können sich das als eine Art Kommunikation zwischen Ihrem Code und dem Internet vorstellen.

  • import matplotlib.pyplot as plt: Dadurch wird die matplotlib-Bibliothek importiert, insbesondere das pyplot-Modul. matplotlib wird zum Erstellen von Grafiken und Diagrammen verwendet. plt ist ein kürzerer, praktischerer Name dafür.

  • import pandas as pd: Dadurch wird die pandas-Bibliothek importiert, die sich hervorragend für die Arbeit mit Daten in einem tabellenähnlichen Format eignet (ähnlich wie in einer Tabelle). pd ist ein kürzerer Name für pandas.

2. fetch_and_plot_data-Funktion definieren:

Diese Funktion erledigt die gesamte Arbeit. Als Eingabe wird die API-URL (die Webadresse, unter der sich die Daten befinden) verwendet.

  • Daten abrufen:

    • response = requests.get(api_url): Über diese Zeile wird eine Anfrage an die API-URL gesendet, um die Daten abzurufen. Die Antwort der API (mit den Daten) wird in der Variablen response gespeichert.
    • response.raise_for_status(): Hier wird geprüft, ob die Anfrage erfolgreich war. Wenn ein Problem auftritt (z. B. die Website ausgefallen ist), wird ein Fehler ausgegeben, der Code wird angehalten und Sie werden darüber informiert, was schiefgelaufen ist.
  • Daten verarbeiten:

    • data = response.json(): Dabei wird davon ausgegangen, dass die API Daten im JSON-Format zurückgibt (eine gängige Methode zur Strukturierung von Daten für Web-APIs). Mit dieser Zeile wird die Antwort in ein Python-Wörterbuch oder eine Python-Liste umgewandelt, mit der sich leichter arbeiten lässt.
    • df = pd.DataFrame(data): Dadurch wird aus den JSON-Daten ein pandas-DataFrame erstellt, der einer Tabelle ähnelt. So lassen sich die Daten leichter bearbeiten und analysieren.
    • df['date'] = pd.to_datetime(df['timestamp']): In dieser Zeile wird davon ausgegangen, dass die Daten eine Spalte „Zeitstempel“ haben. Diese Zeitstempel werden in gültige Datums- und Uhrzeitobjekte umgewandelt, die von pandas verstanden werden. Anschließend wird eine neue Spalte mit dem Namen „Datum“ erstellt.
    • df.set_index('date', inplace=True): Dadurch wird die Spalte „Datum“ als Index des DataFrames festgelegt. Der Index ist wie ein Label für jede Zeile, was das Darstellen der Daten in Abhängigkeit von der Zeit erleichtert.
  • Diagramm erstellen und anzeigen:

    • plt.figure(figsize=(10, 5)): Dadurch wird eine neue Figur (das Diagramm) mit einer bestimmten Größe (10 Zoll breit, 5 Zoll hoch) erstellt.
    • plt.plot(df.index, df['value'], marker='o', linestyle='-'): Dies ist der Hauptbefehl zum Darstellen. Dabei wird die Spalte „Wert“ (y-Achse) in Beziehung zum Index „Datum“ (x-Achse) gesetzt. Mit marker='o' werden Kreise hinzugefügt, um jeden Datenpunkt zu markieren, und mit linestyle='-' wird eine Linie gezogen, die die Punkte verbindet. Es wird davon ausgegangen, dass die Daten eine Spalte „Wert“ enthalten.
    • plt.title('Data Visualization'), plt.xlabel('Date'), plt.ylabel('Value'): Mit diesen Zeilen werden den Achsen des Diagramms ein Titel und Labels hinzugefügt, um die Lesbarkeit zu verbessern.
    • plt.grid(True): Dadurch wird dem Diagramm ein Raster hinzugefügt, um die Lesbarkeit zu verbessern.
    • plt.show(): Dadurch wird das erstellte Diagramm angezeigt.
  • Fehlerbehandlung:

    • except requests.RequestException as e:: Dies ist ein Fehlerhandler. Wenn während des requests-Teils ein Fehler auftritt (z. B. ein Netzwerkfehler), wird dieser Code ausgeführt, um den Fehler zu erfassen, eine Meldung zum Problem auszugeben (print(f"Error: {e}")) und einen Absturz des Programms zu verhindern.

3. Funktion aufrufen:

fetch_and_plot_data('https://api.example.com/data'): In dieser Zeile wird die Funktion mit einer Beispiel-API-URL ausgeführt. Ersetzen Sie 'https://api.example.com/data' durch die tatsächliche URL der API, die Sie verwenden möchten. Diese URL sollte Daten in einem Format bereitstellen, das vom Code verarbeitet werden kann (wahrscheinlich JSON mit den Feldern „Zeitstempel“ und „Wert“).

Kurz gesagt: Der Code ruft Daten effizient aus einer bestimmten API ab, organisiert sie mit pandas und visualisiert sie dann mit matplotlib. Dabei wird eine Fehlerbehandlung für einen robusten Prozess eingeschlossen.

Modell: gemini-1.5-flash-002
Temperatur: 0,2
Max. Ausgabetokens: 8.192
TopK: 40,0
TopP: 0,95