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给大模型装上手,通过 Function Calling 查询数据库:实现高效数据处理的新方式
发布日期:2024-06-13 08:22:21 浏览次数: 1953 来源:智能体AI


在当今数字化时代,数据驱动决策已经成为企业发展的关键。随着数据库技术的不断发展,查询数据库的方式也在不断演变。传统的数据库查询方式虽然功能强大,但有时显得复杂和冗长。而Function Calling(函数调用)提供了一种更加简洁、高效的数据库查询方式。本文将介绍Function Calling查询数据库的原理、优势以及实际应用案例。

一、什么是Function Calling?

Function Calling,顾名思义,就是通过调用函数的方式来完成特定任务。在数据库查询中,Function Calling指的是将查询操作封装成函数,通过调用这些函数来完成数据库查询。与传统的SQL查询语句不同,Function Calling具有更高的可读性和复用性。

二、Function Calling查询数据库的优势

  1. 简洁明了:Function Calling将复杂的查询操作封装在函数内部,调用时只需简短的函数名称和参数,极大简化了查询语句。
  2. 高效复用:常用的查询操作可以封装成函数,方便在不同的项目或模块中复用,减少重复代码,提高开发效率。
  3. 易于维护:由于查询逻辑集中在函数内部,当需要修改查询逻辑时,只需更新函数定义,无需逐个修改所有使用到该查询的地方。
  4. 安全性高:通过预定义的函数进行数据库操作,可以有效防止SQL注入等安全问题,增强系统的安全性。

三、Function Calling查询数据库的实现

以Python为例,实现数据库查询:
# 导入必要的库import openaiimport osfrom math import *from icecream import icimport jsonfrom math import *import requestsimport loggingimport sqlite3
# 设置日志记录配置logging.basicConfig(level=logging.INFO, format='%(asctime)s - %(levelname)s - %(message)s')
# 加载 .env 文件from dotenv import load_dotenv, find_dotenv_ = load_dotenv(find_dotenv())
# 从环境变量中获得你的 OpenAI Keyopenai.api_key = os.getenv('OPENAI_API_KEY')openai.api_base = os.getenv('OPENAI_API_URL')model = os.getenv('MODEL')amap_key = os.getenv('GAODE_MAP_API_KEY')
# 定义数据库表结构的字符串database_schema_string = """CREATE TABLE customers (id INT PRIMARY KEY NOT NULL, -- 主键,不允许为空customer_name VARCHAR(255) NOT NULL, -- 客户名,不允许为空email VARCHAR(255) UNIQUE, -- 邮箱,唯一register_time TIMESTAMP DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP -- 注册时间,默认为当前时间);CREATE TABLE products (id INT PRIMARY KEY NOT NULL, -- 主键,不允许为空product_name VARCHAR(255) NOT NULL, -- 产品名称,不允许为空price DECIMAL(10,2) NOT NULL -- 价格,不允许为空);CREATE TABLE orders (id INT PRIMARY KEY NOT NULL, -- 主键,不允许为空customer_id INT NOT NULL, -- 客户ID,不允许为空product_id INT NOT NULL, -- 产品ID,不允许为空price DECIMAL(10,2) NOT NULL, -- 价格,不允许为空status INT NOT NULL, -- 订单状态,整数类型,不允许为空。0代表待支付,1代表已支付,2代表已退款create_time TIMESTAMP DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP, -- 创建时间,默认为当前时间pay_time TIMESTAMP -- 支付时间,可以为空);"""
def get_sql_completion(messages, model=model):"""使用 OpenAI 的 Chat API 来生成完成的 SQL 查询语句。参数:- messages: 一个包含用户消息和系统消息的列表,用于上下文对话。- model: 使用的 OpenAI 模型的名称,默认为环境变量中定义的模型。返回:- 生成的 SQL 查询语句。"""response = openai.ChatCompletion.create(model=model,messages=messages,temperature=0,# 模型输出的随机性,0 表示随机性最小tools=[{# 摘自 OpenAI 官方示例 https://github.com/openai/openai-cookbook/blob/main/examples/How_to_call_functions_with_chat_models.ipynb"type": "function","function": {"name": "ask_database","description": "Use this function to answer user questions about business. \Output should be a fully formed SQL query.",#使用此功能可以回答用户有关业务的问题\输出应该是完全格式的SQL查询。"parameters": {"type": "object","properties": {"query": {"type": "string",#SQL查询提取信息以回答用户的问题。SQL应该使用以下数据库架构编写:\#查询应以纯文本形式返回,而不是以JSON形式返回。查询应该只包含SQLite支持的语法。"description": f"""SQL query extracting info to answer the user's question. SQL should be written using this database schema:{database_schema_string}The query should be returned in plain text, not in JSON.The query should only contain grammars supported by SQLite.""",}},"required": ["query"],}}}],)return response.choices[0].message
# 创建内存中的SQLite数据库连接conn = sqlite3.connect(':memory:')cursor = conn.cursor()
# 执行数据库表创建语句for statement in database_schema_string.split(';'):cursor.execute(statement)
# 插入模拟数据mock_data = [(1, 1001, 'TSHIRT_1', 50.00, 0, '2023-10-12 10:00:00', None),(2, 1001, 'TSHIRT_2', 75.50, 1, '2023-10-16 11:00:00', '2023-08-16 12:00:00'),(3, 1002, 'SHOES_X2', 25.25, 2, '2023-10-17 12:30:00', '2023-08-17 13:00:00'),(4, 1003, 'HAT_Z112', 60.75, 1, '2023-10-20 14:00:00', '2023-08-20 15:00:00'),(5, 1002, 'WATCH_X001', 90.00, 0, '2023-10-28 16:00:00', None)]
for record in mock_data:cursor.execute('''\INSERT INTO orders (id, customer_id, product_id, price, status, create_time, pay_time)VALUES (?, ?, ?, ?, ?, ?, ?)''', record)
# 提交事务conn.commit()
def ask_database(query):"""执行 SQL 查询并返回结果。参数:- query: 要执行的 SQL 查询语句。返回:- 查询结果。"""cursor.execute(query)records = cursor.fetchall()return records
def test_promopt():"""测试通过自然语言询问来生成并执行 SQL 查询的功能。"""prompt = "统计每月每件商品的销售额"# prompt = "这星期消费最高的用户是谁?他买了哪些商品? 每件商品买了几件?花费多少?"messages = [{"role": "system", "content": "基于 order 表回答用户问题"},{"role": "user", "content": prompt}]response = get_sql_completion(messages)print(response)conn.close()
def test_promopt_result():"""测试自然语言询问的更复杂场景,包括对数据库操作的调用和日志记录。"""prompt = "统计每月每件商品的销售额"# prompt = "这星期消费最高的用户是谁?他买了哪些商品? 每件商品买了几件?花费多少?"messages = [{"role": "system", "content": "基于 order 表回答用户问题"},{"role": "user", "content": prompt}]response = get_sql_completion(messages)if response.content is None:response.content = "null"messages.append(response)logging.info("====Function Calling====")logging.info(response)
if response.tool_calls is not None:tool_call = response.tool_calls[0]if tool_call.function.name == "ask_database":arguments = tool_call.function.argumentsargs = json.loads(arguments)logging.info("====SQL====")logging.info(args["query"])result = ask_database(args["query"])logging.info("====DB Records====")logging.info(result)
messages.append({"tool_call_id": tool_call.id,"role": "tool","name": "ask_database","content": str(result)})response = get_sql_completion(messages)logging.info("====最终回复====")logging.info(response.content)conn.close()

if __name__ == '__main__': test_promopt_result()
输出:
2024-05-31 23:12:38,331 - INFO - ====Function Calling====2024-05-31 23:12:38,332 - INFO - {"role": "assistant","content": "null","tool_calls": [{"id": "call_zhket5tQwLB9jGukvB2GpfMX","type": "function","function": {"name": "ask_database","arguments": "{\"query\":\"SELECT strftime('%Y-%m', create_time) AS month, product_id, SUM(price) AS total_sales FROM orders WHERE status = 1 GROUP BY month, product_id;\"}"}}]}2024-05-31 23:12:38,334 - INFO - ====SQL====2024-05-31 23:12:38,334 - INFO - SELECT strftime('%Y-%m', create_time) AS month, product_id, SUM(price) AS total_sales FROM orders WHERE status = 1 GROUP BY month, product_id;2024-05-31 23:12:38,335 - INFO - ====DB Records====2024-05-31 23:12:38,335 - INFO - [('2023-10', 'HAT_Z112', 60.75), ('2023-10', 'TSHIRT_2', 75.5)]2024-05-31 23:12:41,284 - INFO - ====最终回复====2024-05-31 23:12:41,285 - INFO - 每月每件商品的销售额统计如下:
- 202310月:- 商品ID:HAT_Z112,销售额:60.75- 商品ID:TSHIRT_2,销售额:75.5
在以上示例中,通过调用函数实现了对数据库的查询。这样做不仅代码更加简洁易读,还方便了查询逻辑的复用和维护。

四、实际应用案例

  1. 电商平台的商品查询:在电商平台中,商品查询是非常频繁的操作。通过Function Calling,可以将不同条件的商品查询封装成函数,例如按价格区间、按分类、按销量排序等,大大提高了查询的灵活性和效率。
  2. 用户管理系统:在用户管理系统中,可以将用户的增删改查操作封装成函数,例如根据用户ID查询、按注册时间排序、批量删除用户等,使系统更易于维护和扩展。
  3. 数据分析系统:在数据分析系统中,常常需要对大量数据进行复杂查询和统计。通过Function Calling,可以将常用的统计分析操作封装成函数,例如按时间段统计销售额、按地区统计用户数量等,提高了数据处理的效率和准确性。

五、总结

Function Calling查询数据库作为一种新兴的技术手段,正在逐渐受到开发者的青睐。它不仅简化了数据库查询操作,提高了代码的可读性和复用性,还增强了系统的安全性和维护性。在未来,随着数据库技术的不断发展,相信Function Calling将会在更多领域发挥重要作用,助力企业实现更高效的数据处理和决策支持。
希望本文能够为大家提供一些有益的参考,让我们共同探索Function Calling的更多可能性,推动技术的进步和应用的发展。


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