[AI应用基础学习-3] LangChain-Chains

Chain的基本概念

Chains在最新的1.0版本已经没有描述了，但仍然可以使用，学习Chains的思想。

Chain 的核心思想是通过组合不同的模块化单元，实现比单一组件更强大的功能。比如:

• 将LLM与Prompt Template 结合
• 将LLM与输出解析器结合
• 将LLM与外部数据结合
• 将LLM与长期记忆结合
• 将LLM1与LLM2....结合

LCEL 及其基本构成

使用LCEL，可以构造出结构最简单的Chain。LangChain表达式语言(LCEL，LangChain Expression Language)是一种声明式方法，可以轻松地将多个组件链接成 AI 工作流。它通过Python原生操作符(如管道符 | )将组件连接成可执行流程，显著简化了AI应用的开发。

LCEL的基本构成:提示(Prompt)+ 模型(Model)+ 输出解析器(OutputParser)

chain = prompt | model | output_parser 
chain.invoke({"input":"what's your name?"})

• Prompt:Prompt 是一个 BasePromptTemplate，这意味着它接受一个模板变量的字典并生成一个PromptValue 可以传递给 LLM(它以字符串作为输入)或 ChatModel(它以 消息序列作为输入)。
• Model:将 PromptValue 传递给 model。如果我们的 model 是一个 ChatModel，这意味着它将输出一个BaseMessage。
• OutputParser:将 model 的输出传递给 output_parser，它是一个 BaseOutputParser，意味着它可以接受字符串或 BaseMessage 作为输入。
• Chain:我们可以使用 |​运算符轻松创建这个Chain。|运算符在 LangChain 中用于将两个元素组合在一起。
• invoke:所有LCEL对象都实现了Runnable协议，保证一致的调用方式 (invoke / batch / stream)

‍

Runnable是LangChain定义的一个抽象接口(Protocol)，它强制要求所有LCEL组件实现一组标准方法。

任何实现了这些方法的对象都被视为LCEL兼容组件。比如:聊天模型、提示词模板、输出解析器、检索器、代理(智能体)等。
每个 LCEL 对象都实现了 Runnable 接口，该接口定义了一组公共的调用方法。

#无Runnable
prompt_text = prompt.format(topic="猫")
model_out = model.generate(prompt_text) 
result = parser.parse(model_out)

#有Runnable 分步调用
prompt_text = prompt.invoke(topic="猫")
model_out = model.invoke(prompt_text) 
result = parser.invoke(model_out)

#LCEL 管道符
chain = prompt | model | parser 
result = chain.invoke({"topic":"猫"})

使用

import os

from dotenv import load_dotenv
from langchain_openai import ChatOpenAI
from langchain_core.prompts import PromptTemplate
from langchain_core.output_parsers import StrOutputParser

load_dotenv() #自动加载.env文件
#创建大模型实例
llm=ChatOpenAI(
    model= "qwen-plus",
    base_url= os.getenv("OPENAI_API_URL"),
    api_key= os.getenv("OPENAI_API_KEY1")
    )

prompt_template = PromptTemplate.from_template(
    template = "讲一个关于{topic}简短的笑话"
)
parser = StrOutputParser()
#构造链式调用 LCEL
chain = prompt_template | llm | parser
output = chain.invoke({"topic":"ice cream"})
print(output)

基于LCEL构建的Chains的类型

基于LCEL构建的Chains

create_sql_query_chain 
create_stuff_documents_chain 
create_openai_fn_runnable 
create_structured_output_runnable 
load_query_constructor_runnable 
create_history_aware_retriever 
create_retrieval_chain

create_sql_query_chain

create_sql_query_chain​，SQL查询链，是创建生成SQL查询的链，用于将自然语言转换成数据库的 SQL查询

pip install pymysql

from langchain_community.utilities import SQLDatabase
db_user = "root"
db_password = "abc123"
db_host = "localhost"
db_port = 3306
db_name = "mysql"

db = SQLDatabase.from_uri(f"mysql+pymysql://{db_user}:{db_password}@{db_host}:{db_port}/{db_name}")

print("哪种数据库",db.dialect)
print("获取数据表",db.get_usable_table_names())


import os

from dotenv import load_dotenv
from langchain_openai import ChatOpenAI

load_dotenv() #自动加载.env文件
#创建大模型实例
llm=ChatOpenAI(
    model= "qwen-plus",
    base_url= os.getenv("OPENAI_API_URL"),
    api_key= os.getenv("OPENAI_API_KEY1")
    )
chain = create_sql_query_chain(llm=llm, db=db)
output = chain.invoke({"question":"一共有多少员工?"})
#限定表
output = chain.invoke({"question":"一共有多少员工?","table_names_to_use":["employees"]})
print(output)

create_stuff_documents_chain

create_stuff_documents_chain​用于将多个文档内容​合并成单个长文本的链式工具，并一次性传递给 LLM处理(而不是分多次处理)。

import os

from dotenv import load_dotenv
from langchain_openai import ChatOpenAI
from langchain_classic.chains.combine_documents import create_stuff_documents_chain
from langchain_core.documents import Document

load_dotenv() #自动加载.env文件
#创建大模型实例
llm=ChatOpenAI(
    model= "qwen-plus",
    base_url= os.getenv("OPENAI_API_URL"),
    api_key= os.getenv("OPENAI_API_KEY1")
    )

prompt = PromptTemplate.from_template("""
    如下文档{docs}中，香蕉是什么颜色的？
""")

chain = create_stuff_documents_chain(llm, prompt, document_variable_name="docs")

docs= [
    Document(
        page_content= "苹果，学名Malus pumila Mill.，别称西洋苹果、柰，属于蔷薇科苹果属的植物。苹果是全球最广泛种植和销售的水果之一，具有悠久的栽培历史和广泛的分布范围。苹果的原始种群主要起源于中亚的天山山脉附近，尤其是现代哈萨克斯坦的阿拉木图地区，提供了所有现代苹果品种的基因库。苹果通过早期的贸易路线，如丝绸之路，从中亚向外扩散到全球各地。"
    ),
    Document(
        page_content= "香蕉（Musa acuminata '(AAA)'），英文名(banana)芭蕉科芭蕉属多年生草本植物，植株丛生，有匐匍茎；假茎浓绿有黑色斑点；叶片长圆形，上面为深绿色，无白粉，下面浅绿色；花朵为乳白色或淡紫色；果实呈弯曲的弓状，有棱，果皮为青绿色，成熟后变黄；果肉松软，黄白色，味甜香味浓，无种子。"
    ),
    Document(
        page_content= "蓝莓是杜鹃花科、越橘属的落叶灌木，小枝绿色，具棱或圆柱形，通常具成行的柔毛；叶片近革质，卵形至椭圆形，先端急尖，基部樱形至近圆形，边缘具锯齿至全缘，暗绿色，上面无毛，下面有毛；总状花序，生于去年生枝上，花尊绿色，无毛；花冠白色到粉红色，近圆筒形；花丝通常具柔毛。浆果圆球形，暗蓝色，无毛，被白粉；花期6~7月；果期8~9月。蓝莓的名称源自英语“blueberry”的直译，意为蓝色浆果。"
    )
]

chain.invoke({"docs":docs})