LangChain入门指南

LangChain入门

• 什么是LangChain
• 如何使用 LangChain？
• LangChain的模型
• LangChain 的主要特点
• 使用示例
• • 构建语言模型应用程序：LLM
  • Prompt Templates: 管理LLMs的Prompts
  • 构建语言模型应用程序：Chat Model
  • 完整代码
  • 信息抽取
  • 文档问答
  • 搜索问答（待更新）

 

什么是LangChain

LangChain是一个强大的框架，旨在帮助开发人员使用语言模型构建端到端的应用程序。它提供了一套工具、组件和接口，可简化创建由大型语言模型 (LLM) 和聊天模型提供支持的应用程序的过程。LangChain 可以轻松管理与语言模型的交互，将多个组件链接在一起，并集成额外的资源，例如 API 和数据库。
官方文档：https://python.langchain.com/en/latest/
中文文档：https://www.langchain.com.cn/

如何使用 LangChain？

要使用 LangChain，开发人员首先要导入必要的组件和工具，例如 LLMs, chat models, agents, chains, 内存功能。这些组件组合起来创建一个可以理解、处理和响应用户输入的应用程序。

LangChain 为特定用例提供了多种组件，例如个人助理、文档问答、聊天机器人、查询表格数据、与 API 交互、提取、评估和汇总。

LangChain的模型

LangChain model 是一种抽象，表示框架中使用的不同类型的模型。LangChain 中的模型主要分为三类：
1.LLM（大型语言模型）：这些模型将文本字符串作为输入并返回文本字符串作为输出。它们是许多语言模型应用程序的支柱。
2.聊天模型( Chat Model)：聊天模型由语言模型支持，但具有更结构化的 API。他们将聊天消息列表作为输入并返回聊天消息。这使得管理对话历史记录和维护上下文变得容易。
3.文本嵌入模型(Text Embedding Models)：这些模型将文本作为输入并返回表示文本嵌入的浮点列表。这些嵌入可用于文档检索、聚类和相似性比较等任务。

LangChain 的主要特点

LangChain 旨在为六个主要领域的开发人员提供支持：
1.LLM 和提示：LangChain 使管理提示、优化它们以及为所有 LLM 创建通用界面变得容易。此外，它还包括一些用于处理 LLM 的便捷实用程序。
2.链(Chain)：这些是对 LLM 或其他实用程序的调用序列。LangChain 为链提供标准接口，与各种工具集成，为流行应用提供端到端的链。数据增强生成：
3.LangChain 使链能够与外部数据源交互以收集生成步骤的数据。例如，它可以帮助总结长文本或使用特定数据源回答问题。
4.Agents：Agents 让 LLM 做出有关行动的决定，采取这些行动，检查结果，并继续前进直到工作完成。LangChain 提供了代理的标准接口，多种代理可供选择，以及端到端的代理示例。
5.内存：LangChain 有一个标准的内存接口，有助于维护链或代理调用之间的状态。它还提供了一系列内存实现和使用内存的链或代理的示例。
6.评估：很难用传统指标评估生成模型。这就是为什么 LangChain 提供提示和链来帮助开发者自己使用 LLM 评估他们的模型。

使用示例

LangChain 支持大量用例，例如：

针对特定文档的问答：根据给定的文档回答问题，使用这些文档中的信息来创建答案。聊天机器人：构建可以利用 LLM 的功能生成文本的聊天机器人。Agents：开发可以决定行动、采取这些行动、观察结果并继续执行直到完成的代理。

快速入门指南：使用 LangChain 构建端到端语言模型应用程序
[OPENAI_API_KEY可以去官网生成（调用接口要钱，比较便宜）]
安装
首先，安装 LangChain。只需运行以下命令：

pip install langchain

环境设置
现在，由于 LangChain 经常需要与模型提供者、数据存储、API 等集成，我们将设置我们的环境。在这个例子中，我们将使用 OpenAI 的 API，因此我们需要安装他们的 SDK：

pip install openai

接下来，让我们在终端中设置环境变量：

export OPENAI_API_KEY = "..."

或者，如果您更喜欢在 Jupyter notebook 或 Python 脚本中工作，您可以像这样设置环境变量:

import os 
os .environ[ "OPENAI_API_KEY" ] = "..."

构建语言模型应用程序：LLM

    # 导入LLM包装器。
    from langchain.llms import OpenAI
    # 初始化包装器，temperature越高结果越随机
    llm = OpenAI(temperature=0.9)
    # 进行调用
    text = "What would be a good company name for a company that makes colorful socks?"
    print(llm(text))
    #生成结果，结果是随机的 例如： Glee Socks. Rainbow Cozy SocksKaleidoscope Socks.

Prompt Templates: 管理LLMs的Prompts

一般来说我们不会直接把输入给模型，而是将输入和一些别的句子连在一起，形成prompts之后给模型。
例如之前根据产品取名的用例，在实际服务中我们可能只想输入"socks"，那么"What would be a good company name for a company that makes"就是我们的template。

    from langchain.prompts import PromptTemplate
    prompt = PromptTemplate(
        input_variables=["product"],
        template="What is a good name for a company that makes {product}?",
    )
    print(prompt.format(product="colorful socks"))
    # 输出结果 What is a good name for a company that makes colorful socks?

构建语言模型应用程序：Chat Model

还可以使用聊天模型。这些是语言模型的变体，它们在底层使用语言模型但具有不同的界面。聊天模型使用聊天消息作为输入和输出，而不是“文本输入、文本输出”API。聊天模型 API 的使用还比较新，所以大家都还在寻找最佳抽象使用方式。

要完成聊天，您需要将一条或多条消息传递给聊天模型。LangChain 目前支持 AIMessage、HumanMessage、SystemMessage 和 ChatMessage 类型。您将主要使用 HumanMessage、AIMessage 和 SystemMessage。

from langchain.chat_models import ChatOpenAI
from langchain.schema import (
    AIMessage,
    HumanMessage,
    SystemMessage
)

chat = ChatOpenAI(temperature=0)
chat([HumanMessage(content="Translate this sentence from English to French. I love programming.")])
#输出结果 AIMessage(content="J'aime programmer.", additional_kwargs={})

使用 generate 为多组消息生成完成。这将返回一个带有附加消息参数的 LLMResult：

from langchain.chat_models import ChatOpenAI
from langchain.schema import (
    AIMessage,
    HumanMessage,
    SystemMessage
)
batch_messages = [
    [
        SystemMessage(content="You are a helpful assistant that translates English to Chinese."),
        HumanMessage(content="Translate this sentence from English to Chinese. I love programming.")
    ],
    [
        SystemMessage(content="You are a helpful assistant that translates English to Chinese."),
        HumanMessage(content="Translate this sentence from English to Chinese. I love artificial intelligence.")
    ],
]
result = chat.generate(batch_messages)
print(result)

result.llm_output['token_usage']

对于聊天模型，您还可以通过使用 MessagePromptTemplate 来使用模板。您可以从一个或多个 MessagePromptTemplates 创建 ChatPromptTemplate。ChatPromptTemplate 的方法format_prompt返回一个 PromptValue，您可以将其转换为字符串或 Message 对象，具体取决于您是否要使用格式化值作为 LLM 或聊天模型的输入。

from langchain.chat_models import ChatOpenAI
from langchain.prompts.chat import (
    ChatPromptTemplate,
    SystemMessagePromptTemplate,
    HumanMessagePromptTemplate,
)
chat = ChatOpenAI(temperature=0)
template="You are a helpful assistant that translates {input_language} to {output_language}."
system_message_prompt = SystemMessagePromptTemplate.from_template(template)
human_template="{text}"
human_message_prompt = HumanMessagePromptTemplate.from_template(human_template)
chat_prompt = ChatPromptTemplate.from_messages([system_message_prompt, human_message_prompt])
# get a chat completion from the formatted messages
chat(chat_prompt.format_prompt(input_language="English", output_language="Chinese", text="I love programming.").to_messages())
# -> AIMessage(content="我喜欢编程。(Wǒ xǐhuān biānchéng.)", additional_kwargs={})

探索将内存与使用聊天模型初始化的链和代理一起使用。这与 Memory for LLMs 的主要区别在于我们可以将以前的消息保留为它们自己唯一的内存对象，而不是将它们压缩成一个字符串。

from langchain.prompts import (
    ChatPromptTemplate, 
    MessagesPlaceholder, 
    SystemMessagePromptTemplate, 
    HumanMessagePromptTemplate
)
from langchain.chains import ConversationChain
from langchain.chat_models import ChatOpenAI
from langchain.memory import ConversationBufferMemory
prompt = ChatPromptTemplate.from_messages([
    SystemMessagePromptTemplate.from_template("The following is a friendly conversation between a human and an AI. The AI is talkative and provides lots of specific details from its context. If the AI does not know the answer to a question, it truthfully says it does not know."),
    MessagesPlaceholder(variable_name="history"),
    HumanMessagePromptTemplate.from_template("{input}")
])
llm = ChatOpenAI(temperature=0)
memory = ConversationBufferMemory(return_messages=True)
conversation = ConversationChain(memory=memory, prompt=prompt, llm=llm)
conversation.predict(input="Hi there!")
# -> 'Hello! How can I assist you today?'
conversation.predict(input="I'm doing well! Just having a conversation with an AI.")
# -> "That sounds like fun! I'm happy to chat with you. Is there anything specific you'd like to talk about?"
conversation.predict(input="Tell me about yourself.")

完整代码

import os
os .environ[ "OPENAI_API_KEY" ] = ""
from langchain.chat_models import ChatOpenAI
from langchain.schema import (
    AIMessage,
    HumanMessage,
    SystemMessage
)
chat = ChatOpenAI(temperature=0)
batch_messages = [
    [
        SystemMessage(content="You are a helpful assistant that translates English to Chinese."),
        HumanMessage(content="Translate this sentence from English to Chinese. I love programming.")
    ],
    [
        SystemMessage(content="You are a helpful assistant that translates English to Chinese."),
        HumanMessage(content="Translate this sentence from English to Chinese. I love artificial intelligence.")
    ],
]
result = chat.generate(batch_messages)
print(result)
print(result.llm_output['token_usage'])
print("********************************************************************")
from langchain.chat_models import ChatOpenAI
from langchain.chat_models import ChatOpenAI
from langchain import LLMChain
from langchain.prompts.chat import (
    ChatPromptTemplate,
    SystemMessagePromptTemplate,
    HumanMessagePromptTemplate,
)
chat = ChatOpenAI(temperature=0)
template="You are a helpful assistant that translates {input_language} to {output_language}."
system_message_prompt = SystemMessagePromptTemplate.from_template(template)
human_template="{text}"
human_message_prompt = HumanMessagePromptTemplate.from_template(human_template)
chat_prompt = ChatPromptTemplate.from_messages([system_message_prompt, human_message_prompt])
chain = LLMChain(llm=chat, prompt=chat_prompt)
print(chain.run(input_language="English", output_language="Chinese", text="I love programming."))
print("********************************************************************")
from langchain.prompts import (
    ChatPromptTemplate, 
    MessagesPlaceholder, 
    SystemMessagePromptTemplate, 
    HumanMessagePromptTemplate
)
from langchain.chains import ConversationChain
from langchain.chat_models import ChatOpenAI
from langchain.memory import ConversationBufferMemory

prompt = ChatPromptTemplate.from_messages([
    SystemMessagePromptTemplate.from_template("The following is a friendly conversation between a human and an AI. The AI is talkative and provides lots of specific details from its context. If the AI does not know the answer to a question, it truthfully says it does not know."),
    MessagesPlaceholder(variable_name="history"),
    HumanMessagePromptTemplate.from_template("{input}")
])
llm = ChatOpenAI(temperature=0)
memory = ConversationBufferMemory(return_messages=True)
conversation = ConversationChain(memory=memory, prompt=prompt, llm=llm)
conversation.predict(input="Hi there!")
# -> 'Hello! How can I assist you today?'
conversation.predict(input="I'm doing well! Just having a conversation with an AI.")
# -> "That sounds like fun! I'm happy to chat with you. Is there anything specific you'd like to talk about?"
print(conversation.predict(input="Tell me about yourself."))

print("aaaaaaaa")
print(sum(range(0,101)))
# # 导入LLM包装器。
from langchain.llms import OpenAI
# 初始化包装器，temperature越高结果越随机
import os
from langchain.prompts import PromptTemplate
import openai
from langchain.prompts import PromptTemplate
from langchain.llms import OpenAI
#你申请的openai的api key
os .environ[ "OPENAI_API_KEY" ] = ""
llm = OpenAI(temperature=0.9)
# 进行调用
text = "What would be a good company name for a company that makes colorful socks?"
print(llm(text))

prompt = PromptTemplate(
    input_variables=["product"],
    template="What is a good name for a company that makes {product}?",
)
print(prompt.format(product="colorful socks"))

llm = OpenAI(temperature=0.9)
prompt = PromptTemplate(
    input_variables=["product"],
    template="What is a good name for a company that makes {product}?",
)
from langchain.chains import LLMChain
chain = LLMChain(llm=llm, prompt=prompt)
chain.run("colorful socks")
def completion(prompt):
    completions = openai.Completion.create(
    engine="text-davinci-003",
    prompt=prompt,
    max_tokens=1024,
    n=1,
    stop=None,
    temperature=0.8,
    )

    message = completions.choices[0].text
    return message

print(completion("中关村科金是一家怎样的公司？"))

信息抽取

根据输入的内容抽取关键信息

from langchain.prompts import PromptTemplate
from langchain.llms import OpenAIChat
from langchain.chains import LLMChain
import os
import openai
# #你申请的openai的api key
os.environ['OPENAI_API_KEY'] = ''
text="北京市（Beijing），简称“京”，古称燕京、北平，是中华人民共和国首都、直辖市、国家中心城市、超大城市，国务院批复确定的中国政治中心、文化中心、国际交往中心、科技创新中心， \
    中国历史文化名城和古都之一。 截至2020年，北京市下辖16个区，总面积16410.54平方千米。  2022年末，北京市常住人口2184.3万人。 \
北京市地处中国北部、华北平原北部，东与天津市毗连，其余均与河北省相邻，中心位于东经116°20′、北纬39°56′，是世界著名古都和现代化国际城市， \
    也是中国中央委员会、中华人民共和国中央人民政府和中华人民共和国全国人民代表大会常务委员会所在地。\
北京市地势西北高、东南低。西部、北部和东北部三面环山，东南部是一片缓缓向渤海倾斜的平原。境内流经的主要河流有：永定河、潮白河、北运河、拒马河等，\
北京市的气候为暖温带半湿润半干旱季风气候，夏季高温多雨，冬季寒冷干燥，春、秋短促。北京被世界城市研究机构GaWC评为世界一线城市，  \
联合国报告指出北京市人类发展指数居中国城市第二位。 [4] 北京市成功举办夏奥会与冬奥会，成为全世界第一个“双奥之城”。 \
2022年，北京市实现地区生产总值41610.9亿元，按不变价格计算，比上年增长0.7%。其中，第一产业增加值111.5亿元，下降1.6%；第二产业增加值6605.1亿元，下降11.4%；第三产业增加值34894.3亿元，增长3.4%。"

 
#加载openai的llm
llm = OpenAIChat(model_name="gpt-3.5-turbo")
 
#创建模板
fact_extraction_prompt = PromptTemplate(
    input_variables=["text_input"],
    template="从下面的本文中提取关键事实。尽量使用文本中的统计数据来说明事实:\n\n {text_input}"
)
 
#定义chain
fact_extraction_chain = LLMChain(llm=llm, prompt=fact_extraction_prompt)
facts = fact_extraction_chain.run(text)
print(facts)

输出结果：

文档问答

import os
from langchain.embeddings.openai import OpenAIEmbeddings
from langchain.vectorstores import Chroma
from langchain.text_splitter import TokenTextSplitter
from langchain.llms import OpenAI
from langchain.chains import ChatVectorDBChain
from langchain.document_loaders import DirectoryLoader
import jieba as jb
import openai
files=['xxx.txt','xxx.txt']
import time
start_time = time.time()  
for file in files:
    #读取data文件夹中的中文文档
    my_file=f"./data/{file}"
    with open(my_file,"r",encoding='utf-8') as f:  
        data = f.read()
    
    #对中文文档进行分词处理
    cut_data = " ".join([w for w in list(jb.cut(data))])
    #分词处理后的文档保存到data文件夹中的cut子文件夹中
    cut_file=f"./data/cut/cut_{file}"
    with open(cut_file, 'w') as f:   
        f.write(cut_data)
        f.close()
        

#加载文档
loader = DirectoryLoader('./data/cut',glob='**/*.txt')
docs = loader.load()
#文档切块
text_splitter = TokenTextSplitter(chunk_size=1000, chunk_overlap=0)
doc_texts = text_splitter.split_documents(docs)
#调用openai Embeddings
a=os.environ["OPENAI_API_KEY"] = ""
embeddings = OpenAIEmbeddings(openai_api_key=a)
#向量化
vectordb = Chroma.from_documents(doc_texts, embeddings, persist_directory="./data/cut")
vectordb.persist()
#创建聊天机器人对象chain
chain = ChatVectorDBChain.from_llm(OpenAI(temperature=0, model_name="gpt-3.5-turbo"), vectordb, return_source_documents=True)

def get_answer(question):
  chat_history = []
  result = chain({"question": question, "chat_history": chat_history})
  return result["answer"]
question = "xxxxxxxxxxx"
print(get_answer(question))
end_time = time.time()    # 程序结束时间
run_time = end_time - start_time    # 程序的运行时间，单位为秒
print(run_time)

如果问题及答案在文档中会返回正确的结果，如果不在文本中，则会返回错误信息
可能出现的问题

UnicodeEncodeError: 'gbk' codec can't encode character '\u0643' in position 58: illegal multibyte sequence

如果是vscode编辑器可能是电脑设置的问题，解决方法win+i > 时间和语言 > 时间 日期 区域格式设置 >其他时间 日期 区域格式设置>区域更改日期，时间或数字格式> 管理>更改系统区域设置


Beta打钩能解决这个问题，这个是针对txt文本（其他文档没试过），出现问题不一定是代码的问题，这个打钩可能会影响电脑其他应用乱码（大部分应用不会）

搜索问答（待更新）

可能出现的问题：

ImportError: cannot import name 'load_tools' from 'langchain.agents'
我用的是python3.7，然后将python版本升级到了3.9就解决了。