本地大模型处理Excel和CSV文件分析方法总结

 

根据论坛对话内容，我总结了以下几种使用LLM分析Excel/CSV文件的方法：

1. 使用SQL查询替代直接分析

核心思路：将CSV转换为数据库，然后使用LLM生成SQL查询而不是直接让LLM分析数据。

具体实现：

• 将CSV转换为本地数据库
• 将用户问题和CSV元数据提供给LLM
• LLM生成适当的SQL查询
• 执行查询并获取结果
• 让LLM合成最终输出

优势：能处理大型文件（如2TB大小的CSV），不受LLM上下文窗口限制

案例：原发帖人(OP)最终采用了这种方法，通过"CSV to DB, give the DDL and query to LLM, get the table and ask LLM to synthesize the final output"的流程实现。

2. 使用自查询(Self-Querying)技术

链接: https://python.langchain.com/en/latest/modules/indexes/retrievers/examples/self_query.html

核心思路：让LLM生成查询而不是直接评估数据。

优势：这个方法被提问者认为是"最接近我正在寻找的答案"

3. 使用PandasAI

工具: https://github.com/gventuri/pandas-ai 和 pandasai库

核心思路：将Python的pandas数据分析能力与AI结合

使用场景：可用于常规的数据科学任务，从CSV读取后进行过滤和操作

4. 向量数据库+分块策略

核心思路：

• 将数据分块以适应LLM的上下文窗口限制
• 创建数据嵌入(Embeddings)
• 存储在向量数据库中
• 基于相似度检索相关块
• LLM基于检索内容生成答案

局限性：适合回答关于文档某部分的问题，但不适合需要分析整个文档的问题（如"用户的平均年龄是多少？"）

5. 直接提供给高容量模型

案例：有用户提到将整个文件作为提示词提供给GPT-4，配合提示工程取得了一些成功

限制：仅适用于小型文件，大文件会超出上下文窗口限制

6. 数据预处理+生成自然语言报告

核心思路：

• 使用传统统计方法或简单的ML而非LLM来发现数据洞察
• 然后使用LLM将这些发现转换为自然语言报告/故事

参考案例：Narrative Science（已被Tableau/Salesforce收购）的工作方式

7. 使用专用工具如PrivateGPT

工具：https://github.com/imartinez/privateGPT

功能：允许将多种文件类型（包括CSV）导入本地向量数据库，然后使用任何本地LLM进行搜索

技术挑战与限制

1. 上下文窗口限制：

   • 大多数本地LLM的上下文窗口有限（通常约2000 token）
   • 这限制了一次能处理的数据量

2. 资源需求：

   • 增加上下文长度会大幅增加VRAM使用量，降低生成速度
   • 处理8000 token的上下文可能需要多个24GB VRAM的显卡

3. 模型能力限制：

   • LLM在数学计算和数据分析方面不如专用工具
   • 擅长模式识别和自然语言处理，而非数值分析

推荐方法

根据论坛讨论，对于CSV/Excel分析，最有效的方法是将数据转换为数据库，然后使用LLM来生成适当的SQL查询，而不是让LLM直接分析数据。这种方法可以克服上下文窗口限制，处理大型数据集，并利用LLM的自然语言处理能力来生成洞察报告。

人工智能助手能够识别模式的能力可以用来补充传统数据分析方法，但不应该完全替代它们，特别是在进行数值计算和统计分析时。

 

还有一种是 mcp excel方法，需要验证可行性

 

 

询替代直接分析CSV的实现思路

技术原理

这种方法的核心在于将分析任务分为两部分：数据处理（由数据库引擎完成）和语义理解（由LLM完成）。这样可以克服LLM在处理大量数据和执行计算方面的限制，同时保留其自然语言处理能力。

详细实现流程

1. CSV自动转换为数据库

当没有预定义表结构时，系统需要智能地推断数据类型和结构：

 

 

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CSV文件 → 类型推断 → 数据库表

具体实现步骤：

1. 读取CSV文件头：分析列名，移除特殊字符，确保符合SQL命名规范
2. 类型推断：
   • 对每列数据采样并分析以推断合适的数据类型
   • 常见类型判断规则：
     • 全数字且无小数点：INTEGER
     • 数字包含小数点：REAL/FLOAT
     • 日期/时间格式：DATE/DATETIME
     • 布尔值(true/false, yes/no)：BOOLEAN
     • 其他：TEXT/VARCHAR
3. 创建数据库表：
   • 生成CREATE TABLE语句
   • 执行创建操作
4. 数据导入：将CSV数据批量导入到新建的表中

2. 元数据提取

为了帮助LLM理解数据，需要提取和准备元数据：

 

 

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数据库表 → 元数据提取 → 数据描述

提取的元数据包括：

1. 表结构信息：
   • 表名
   • 列名及数据类型
   • 主键/索引信息
2. 数据概况：
   • 记录总数
   • 每列的非空值数量/空值占比
   • 数值列的范围（最小值、最大值、平均值）
   • 分类列的唯一值数量和常见值
3. 样本数据：表中前几行数据作为示例

3. 用户查询处理流程

当用户提出自然语言问题时：

 

 

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用户问题 → LLM翻译 → SQL查询 → 查询执行 → 结果整理 → LLM解释

详细步骤：

1. 接收用户问题：如"男性用户的平均年龄是多少？"

2. 提供上下文给LLM：

    

    

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   提示模板 = { "任务": "将用户问题转换为SQL查询", "表结构": [表元数据], "数据示例": [样本数据], "用户问题": [用户输入的问题] }

3. LLM生成SQL查询：

    

   sql

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   -- 示例生成的SQL SELECT AVG(age) as average_age FROM users WHERE gender = 'Male';

4. 安全检查与优化：

   • 验证SQL语句安全性，防止注入攻击
   • 检查查询复杂度，避免过于耗时的查询
   • 必要时添加LIMIT子句防止过大结果集

5. 执行查询：

   • 在数据库上执行优化后的SQL查询
   • 捕获执行错误并处理

6. 结果处理：

   • 格式化查询结果
   • 控制结果集大小（如对大型结果进行采样）
   • 准备用于LLM的输入

7. 生成最终回答：

    

    

   CopyInsert

   最终提示模板 = { "任务": "解释查询结果并提供见解", "用户问题": [原始问题], "执行的SQL": [实际执行的SQL查询], "查询结果": [格式化的结果], "要求": "用通俗易懂的语言解释结果，并提供任何有价值的见解" }

4. 处理没有预定义表结构的情况

当处理未知结构的CSV文件时，系统需要：

1. 动态推断结构：

   • 自动推断列名和数据类型
   • 处理不规则数据（如缺失值、格式不一致等）

2. 提供结构反馈：

   • 在回答中包含对表结构的理解
   • 明确标识任何推断可能不准确的部分

3. 支持迭代改进：

   • 允许用户纠正自动推断的类型
   • 记录用户修正以改进未来的推断

技术实现考虑

数据库选择

1. SQLite：轻量级，适合本地处理，可直接操作文件
2. DuckDB：专为分析工作负载优化，处理CSV性能优异
3. PostgreSQL/MySQL：更大规模数据或需要高级功能时

CSV处理库

1. Python: pandas, csv模块
2. 处理大文件: dask, pyarrow, datatable (处理超出内存的数据)

LLM集成

1. 本地模型：使用量化模型减少资源消耗
2. 提示工程：
   • 使用Few-shot示例提高SQL生成质量
   • 提供清晰的错误处理指导
3. SQL语法验证：使用SQL解析器在执行前验证生成的查询

高级功能

1. 渐进式探索：

   • 先进行简单查询了解数据
   • 基于初步结果提出更深入的分析

2. 多轮对话：

   • 记住之前的查询结果和上下文
   • 允许用户提问"基于上一个结果..."类型的问题

3. 可视化建议：

   • 分析结果类型，提出合适的可视化方式
   • 生成可视化代码

4. 数据质量反馈：

   • 自动检测异常值和数据问题
   • 在分析中提醒这些可能影响结果的因素

性能优化

对于2TB级别的CSV文件：

1. 分区处理：

   • 按行分块读取和导入
   • 使用数据库分区功能

2. 索引策略：

   • 基于常见查询模式自动创建索引
   • 使用列式存储格式加速分析查询

3. 查询限制：

   • 设置查询超时
   • 对大型分析使用近似算法（如采样）

这种方法的最大优势在于将LLM的语言理解能力与数据库的计算能力结合，克服了LLM上下文窗口和计算能力的限制，使得分析任意大小的数据集成为可能。

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Me

 

用mongodb实现，并举例最小的实现方法

 

Thought Process

 

基于MongoDB实现CSV分析的最小实现方法

MongoDB是一个基于文档的数据库，非常适合处理结构可能变化或不确定的数据。下面是使用MongoDB实现CSV分析的最小化实现方法。

技术架构

 

 

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CSV文件 → MongoDB导入 → LLM查询转换 → MongoDB查询 → 结果合成

实现代码示例

1. 安装必要的库

 

bash

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pip install pymongo pandas openai python-dotenv

2. 创建基本项目结构

 

 

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csv_analyzer/ ├── app.py # 主应用程序 ├── csv_to_mongo.py # CSV导入MongoDB模块 ├── query_engine.py # 查询处理模块 └── .env # 环境变量配置

3. CSV导入MongoDB (csv_to_mongo.py)

 

python

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import pandas as pd from pymongo import MongoClient import os import json def infer_types(df): """对DataFrame进行简单的类型推断""" for col in df.columns: # 尝试转换为数值类型 if df[col].apply(lambda x: isinstance(x, str) and x.replace('.', '', 1).isdigit()).all(): df[col] = pd.to_numeric(df[col]) return df def csv_to_mongodb(csv_file, db_name, collection_name): """将CSV文件导入到MongoDB集合""" # 连接MongoDB client = MongoClient('mongodb://localhost:27017/') db = client[db_name] # 删除已存在的集合 if collection_name in db.list_collection_names(): db[collection_name].drop() # 读取CSV df = pd.read_csv(csv_file) # 类型推断 df = infer_types(df) # 转换为字典列表 records = df.to_dict('records') # 批量插入MongoDB db[collection_name].insert_many(records) # 提取和保存元数据 metadata = { "total_records": len(records), "columns": [] } for col in df.columns: col_meta = { "name": col, "type": str(df[col].dtype), "sample_values": df[col].head(5).tolist() } # 对数值列添加统计信息 if pd.api.types.is_numeric_dtype(df[col]): col_meta.update({ "min": float(df[col].min()), "max": float(df[col].max()), "mean": float(df[col].mean()), "null_count": int(df[col].isnull().sum()) }) else: # 对非数值列添加唯一值计数 col_meta.update({ "unique_values": df[col].nunique(), "null_count": int(df[col].isnull().sum()) }) metadata["columns"].append(col_meta) # 保存元数据到集合 db["metadata"].insert_one({ "collection": collection_name, "metadata": metadata }) print(f"已导入{len(records)}条数据到MongoDB集合{collection_name}") return metadata

4. 查询引擎实现 (query_engine.py)

 

python

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import os import json from pymongo import MongoClient from dotenv import load_dotenv import openai # 加载环境变量 load_dotenv() # 设置OpenAI API密钥 openai.api_key = os.getenv("OPENAI_API_KEY") class MongoQueryEngine: def __init__(self, db_name): self.client = MongoClient('mongodb://localhost:27017/') self.db = self.client[db_name] def get_collection_metadata(self, collection_name): """获取集合的元数据""" meta_doc = self.db["metadata"].find_one({"collection": collection_name}) if not meta_doc: return None return meta_doc["metadata"] def generate_query(self, collection_name, user_question): """使用LLM生成MongoDB查询""" metadata = self.get_collection_metadata(collection_name) if not metadata: return None, "未找到集合元数据" # 获取集合的示例数据 sample_docs = list(self.db[collection_name].find().limit(3)) sample_json = json.dumps(sample_docs, default=str, indent=2) # 构建提示 prompt = f""" 你是一个MongoDB查询专家。根据以下信息，将用户问题转换为MongoDB聚合管道查询: 集合名称: {collection_name} 集合元数据: {json.dumps(metadata, indent=2)} 数据示例: {sample_json} 用户问题: {user_question} 请只返回可执行的MongoDB聚合管道查询代码(Python格式)，不要包含任何解释。 示例格式: ```python [ {{"$match": {{"field": "value"}}}}, {{"$group": {{"_id": "$field", "count": {{"$sum": 1}}}}}} ] ``` """ # 调用OpenAI API response = openai.ChatCompletion.create( model="gpt-3.5-turbo", messages=[{"role": "user", "content": prompt}] ) query_text = response.choices[0].message.content.strip() # 提取代码块 if "```python" in query_text: query_text = query_text.split("```python")[1].split("```")[0].strip() try: # 将文本转换为Python对象 pipeline = eval(query_text) return pipeline, None except Exception as e: return None, f"查询解析错误: {str(e)}" def execute_query(self, collection_name, pipeline): """执行MongoDB聚合管道查询""" try: result = list(self.db[collection_name].aggregate(pipeline)) return result, None except Exception as e: return None, f"查询执行错误: {str(e)}" def generate_insight(self, user_question, query, result): """使用LLM解释查询结果并提供见解""" prompt = f""" 将以下MongoDB查询结果转换为易于理解的见解: 用户问题: {user_question} 执行的查询: {json.dumps(query, default=str, indent=2)} 查询结果: {json.dumps(result, default=str, indent=2)} 请提供详细的分析和见解，使用通俗易懂的语言。 """ response = openai.ChatCompletion.create( model="gpt-3.5-turbo", messages=[{"role": "user", "content": prompt}] ) return response.choices[0].message.content.strip()

5. 主应用程序 (app.py)

 

python

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import os import argparse from csv_to_mongo import csv_to_mongodb from query_engine import MongoQueryEngine def main(): parser = argparse.ArgumentParser(description="CSV分析工具") parser.add_argument("--csv", help="CSV文件路径") parser.add_argument("--db", default="csv_analysis", help="MongoDB数据库名称") parser.add_argument("--collection", default="data", help="MongoDB集合名称") parser.add_argument("--query", help="用户查询(自然语言)") args = parser.parse_args() # 步骤1: 导入CSV到MongoDB if args.csv: metadata = csv_to_mongodb(args.csv, args.db, args.collection) print("CSV文件已成功导入MongoDB") print(f"元数据预览: {len(metadata['columns'])}列, {metadata['total_records']}行") # 步骤2: 处理用户查询 if args.query: engine = MongoQueryEngine(args.db) print(f"\n处理查询: '{args.query}'") # 生成MongoDB查询 pipeline, error = engine.generate_query(args.collection, args.query) if error: print(f"错误: {error}") return print(f"\n生成的MongoDB聚合管道:\n{pipeline}") # 执行查询 result, error = engine.execute_query(args.collection, pipeline) if error: print(f"错误: {error}") return print(f"\n查询结果(前3条):") for i, doc in enumerate(result[:3]): print(f"{i+1}. {doc}") if len(result) > 3: print(f"...以及{len(result)-3}条更多结果") # 生成见解 insight = engine.generate_insight(args.query, pipeline, result) print("\n分析见解:") print(insight) if __name__ == "__main__": main()

使用示例

步骤1: 导入CSV文件到MongoDB

 

bash

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python app.py --csv sample_users.csv --db user_analysis --collection users

步骤2: 查询分析

 

bash

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python app.py --db user_analysis --collection users --query "男性用户的平均年龄是多少，并按年龄段分组统计人数"

示例CSV数据 (sample_users.csv)

 

csv

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id,name,age,gender,city,purchase_amount 1,张三,34,男,北京,2500 2,李四,28,男,上海,1800 3,王五,45,男,广州,3200 4,赵六,22,女,深圳,950 5,钱七,39,女,北京,4100 6,孙八,26,男,上海,2200 7,周九,31,女,广州,1750 8,吴十,42,男,深圳,3800

查询示例与结果

用户查询：男性用户的平均年龄是多少，并按年龄段分组统计人数

生成的MongoDB聚合管道：

 

python

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[ {"$match": {"gender": "男"}}, {"$facet": { "avg_age": [ {"$group": {"_id": null, "average_age": {"$avg": "$age"}}} ], "age_groups": [ {"$bucket": { "groupBy": "$age", "boundaries": [20, 30, 40, 50], "default": "其他", "output": {"count": {"$sum": 1}} }} ] }} ]

查询结果：

 

json

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[{ "avg_age": [{"_id": null, "average_age": 37.2}], "age_groups": [ {"_id": 20, "count": 1}, {"_id": 30, "count": 2}, {"_id": 40, "count": 2} ] }]

生成的见解：

 

 

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根据分析，男性用户的平均年龄是37.2岁。 按年龄段统计： - 20-29岁：1名男性用户 - 30-39岁：2名男性用户 - 40-49岁：2名男性用户 这表明在我们的样本数据中，男性用户主要集中在30岁以上，特别是30-49岁年龄段，这两个年龄组各占男性用户总数的40%。

优势与特点

1. 文档型结构：MongoDB的文档模型适合处理结构不固定的数据
2. 聚合管道：强大的分析能力，无需学习SQL语法
3. 动态字段：不需要预先定义表结构
4. 可扩展性：容易扩展到大数据量场景

这个最小实现方案展示了如何使用MongoDB和LLM快速构建一个CSV数据分析系统，无需预先定义表结构，就能处理各种数据分析需求。

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