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  • Elasticsearch 聚合

    聚合aggregations

    聚合可以让我们极其方便的实现对数据的统计、分析。例如:

    • 什么品牌的手机最受欢迎?

    • 这些手机的平均价格、最高价格、最低价格?

    • 这些手机每月的销售情况如何?

    实现这些统计功能的比数据库的sql要方便的多,而且查询速度非常快,可以实现实时搜索效果。

    Elasticsearch中的聚合,包含多种类型,最常用的两种,一个叫,一个叫度量

    桶(bucket)

    桶的作用,是按照某种方式对数据进行分组,每一组数据在ES中称为一个,例如我们根据国籍对人划分,可以得到中国桶英国桶日本桶……或者我们按照年龄段对人进行划分:0~10,10~20,20~30,30~40等。

    Elasticsearch中提供的划分桶的方式有很多:

    • Date Histogram Aggregation:根据日期阶梯分组,例如给定阶梯为周,会自动每周分为一组

    • Histogram Aggregation:根据数值阶梯分组,与日期类似

    • Terms Aggregation:根据词条内容分组,词条内容完全匹配的为一组

    • Range Aggregation:数值和日期的范围分组,指定开始和结束,然后按段分组

    bucket aggregations 只负责对数据进行分组,并不进行计算,因此往往bucket中往往会嵌套另一种聚合:metrics aggregations即度量

    度量(metrics)

    分组完成以后,我们一般会对组中的数据进行聚合运算,例如求平均值、最大、最小、求和等,这些在ES中称为度量

    比较常用的一些度量聚合方式:

    • Avg Aggregation:求平均值

    • Max Aggregation:求最大值

    • Min Aggregation:求最小值

    • Percentiles Aggregation:求百分比

    • Stats Aggregation:同时返回avg、max、min、sum、count等

    • Sum Aggregation:求和

    • Top hits Aggregation:求前几

    • Value Count Aggregation:求总数

    • ……

    为了测试聚合,我们先批量导入一些数据

     

    创建索引
    PUT /cars { "settings": { "number_of_shards": 1, "number_of_replicas": 0 }, "mappings": { "transactions": { "properties": { "color": { "type": "keyword" }, "make": { "type": "keyword" } } } } }

    在ES中,需要进行聚合、排序、过滤的字段其处理方式比较特殊,因此不能被分词。这里我们将color和make这两个文字类型的字段设置为keyword类型,这个类型不会被分词,将来就可以参与聚合

    导入数据
    POST /cars/transactions/_bulk { "index": {}} { "price" : 10000, "color" : "red", "make" : "honda", "sold" : "2014-10-28" } { "index": {}} { "price" : 20000, "color" : "red", "make" : "honda", "sold" : "2014-11-05" } { "index": {}} { "price" : 30000, "color" : "green", "make" : "ford", "sold" : "2014-05-18" } { "index": {}} { "price" : 15000, "color" : "blue", "make" : "toyota", "sold" : "2014-07-02" } { "index": {}} { "price" : 12000, "color" : "green", "make" : "toyota", "sold" : "2014-08-19" } { "index": {}} { "price" : 20000, "color" : "red", "make" : "honda", "sold" : "2014-11-05" } { "index": {}} { "price" : 80000, "color" : "red", "make" : "bmw", "sold" : "2014-01-01" } { "index": {}} { "price" : 25000, "color" : "blue", "make" : "ford", "sold" : "2014-02-12" }

    聚合为桶

    我们按照 汽车的颜色color来划分

    GET /cars/_search
    {
        "size" : 0,
        "aggs" : { 
            "popular_colors" : { 
                "terms" : { 
                  "field" : "color"
                }
            }
        }
    }
    • size: 查询条数,这里设置为0,因为我们不关心搜索到的数据,只关心聚合结果,提高效率

    • aggs:声明这是一个聚合查询,是aggregations的缩写

      • popular_colors:给这次聚合起一个名字,任意。

        • terms:划分桶的方式,这里是根据词条划分

          • field:划分桶的字段

    结果 

    {
      "took": 1,
      "timed_out": false,
      "_shards": {
        "total": 1,
        "successful": 1,
        "skipped": 0,
        "failed": 0
      },
      "hits": {
        "total": 8,
        "max_score": 0,
        "hits": []
      },
      "aggregations": {
        "popular_colors": {
          "doc_count_error_upper_bound": 0,
          "sum_other_doc_count": 0,
          "buckets": [
            {
              "key": "red",
              "doc_count": 4
            },
            {
              "key": "blue",
              "doc_count": 2
            },
            {
              "key": "green",
              "doc_count": 2
            }
          ]
        }
      }
    }
    • hits:查询结果为空,因为我们设置了size为0

    • aggregations:聚合的结果

    • popular_colors:我们定义的聚合名称

    • buckets:查找到的桶,每个不同的color字段值都会形成一个桶

      • key:这个桶对应的color字段的值

      • doc_count:这个桶中的文档数量

    通过聚合的结果我们发现,目前红色的小车比较畅销!

     

    桶内度量

    前面的例子告诉我们每个桶里面的文档数量,这很有用。 但通常,我们的应用需要提供更复杂的文档度量。 例如,每种颜色汽车的平均价格是多少?

    因此,我们需要告诉Elasticsearch使用哪个字段使用何种度量方式进行运算,这些信息要嵌套在内,度量的运算会基于内的文档进行

    现在,我们为刚刚的聚合结果添加 求价格平均值的度量:

     

    GET /cars/_search
    {
        "size" : 0,
        "aggs" : { 
            "popular_colors" : { 
                "terms" : { 
                  "field" : "color"
                },
                "aggs":{
                    "avg_price": { 
                       "avg": {
                          "field": "price" 
                       }
                    }
                }
            }
        }
    }
    • aggs:我们在上一个aggs(popular_colors)中添加新的aggs。可见度量也是一个聚合

    • avg_price:聚合的名称

    • avg:度量的类型,这里是求平均值

    • field:度量运算的字段

    结果 

    ...
      "aggregations": {
        "popular_colors": {
          "doc_count_error_upper_bound": 0,
          "sum_other_doc_count": 0,
          "buckets": [
            {
              "key": "red",
              "doc_count": 4,
              "avg_price": {
                "value": 32500
              }
            },
            {
              "key": "blue",
              "doc_count": 2,
              "avg_price": {
                "value": 20000
              }
            },
            {
              "key": "green",
              "doc_count": 2,
              "avg_price": {
                "value": 21000
              }
            }
          ]
        }
      }
    ...

    可以看到每个桶中都有自己的avg_price字段,这是度量聚合的结果

    桶内嵌套桶

    刚刚的案例中,我们在桶内嵌套度量运算。事实上桶不仅可以嵌套运算, 还可以再嵌套其它桶。也就是说在每个分组中,再分更多组。

    比如:我们想统计每种颜色的汽车中,分别属于哪个制造商,按照make字段再进行分桶

    GET /cars/_search
    {
        "size" : 0,
        "aggs" : { 
            "popular_colors" : { 
                "terms" : { 
                  "field" : "color"
                },
                "aggs":{
                    "avg_price": { 
                       "avg": {
                          "field": "price" 
                       }
                    },
                    "maker":{
                        "terms":{
                            "field":"make"
                        }
                    }
                }
            }
        }
    }
    • 原来的color桶和avg计算我们不变

    • maker:在嵌套的aggs下新添一个桶,叫做maker

    • terms:桶的划分类型依然是词条

    • filed:这里根据make字段进行划分

    部分结果

    ...
    {"aggregations": {
        "popular_colors": {
          "doc_count_error_upper_bound": 0,
          "sum_other_doc_count": 0,
          "buckets": [
            {
              "key": "red",
              "doc_count": 4,
              "maker": {
                "doc_count_error_upper_bound": 0,
                "sum_other_doc_count": 0,
                "buckets": [
                  {
                    "key": "honda",
                    "doc_count": 3
                  },
                  {
                    "key": "bmw",
                    "doc_count": 1
                  }
                ]
              },
              "avg_price": {
                "value": 32500
              }
            },
            {
              "key": "blue",
              "doc_count": 2,
              "maker": {
                "doc_count_error_upper_bound": 0,
                "sum_other_doc_count": 0,
                "buckets": [
                  {
                    "key": "ford",
                    "doc_count": 1
                  },
                  {
                    "key": "toyota",
                    "doc_count": 1
                  }
                ]
              },
              "avg_price": {
                "value": 20000
              }
            },
            {
              "key": "green",
              "doc_count": 2,
              "maker": {
                "doc_count_error_upper_bound": 0,
                "sum_other_doc_count": 0,
                "buckets": [
                  {
                    "key": "ford",
                    "doc_count": 1
                  },
                  {
                    "key": "toyota",
                    "doc_count": 1
                  }
                ]
              },
              "avg_price": {
                "value": 21000
              }
            }
          ]
        }
      }
    }
    ...
    • 我们可以看到,新的聚合maker被嵌套在原来每一个color的桶中。

    • 每个颜色下面都根据 make字段进行了分组

    • 我们能读取到的信息:

      • 红色车共有4辆

      • 红色车的平均售价是 $32,500 美元。

      • 其中3辆是 Honda 本田制造,1辆是 BMW 宝马制造。

    划分桶的其它方式

    前面讲了,划分桶的方式有很多,例如:

    • Date Histogram Aggregation:根据日期阶梯分组,例如给定阶梯为周,会自动每周分为一组

    • Histogram Aggregation:根据数值阶梯分组,与日期类似

    • Terms Aggregation:根据词条内容分组,词条内容完全匹配的为一组

    • Range Aggregation:数值和日期的范围分组,指定开始和结束,然后按段分组

    刚刚的案例中,我们采用的是Terms Aggregation,即根据词条划分桶。

    接下来,我们再学习几个比较实用的:

    4.5.1.阶梯分桶Histogram

    原理:

    histogram是把数值类型的字段,按照一定的阶梯大小进行分组。你需要指定一个阶梯值(interval)来划分阶梯大小。

    举例:

    比如你有价格字段,如果你设定interval的值为200,那么阶梯就会是这样的:

    0,200,400,600,...

    上面列出的是每个阶梯的key,也是区间的启点。

    如果一件商品的价格是450,会落入哪个阶梯区间呢?计算公式如下:

    bucket_key = Math.floor((value - offset) / interval) * interval + offset

    value:就是当前数据的值,本例中是450

    offset:起始偏移量,默认为0

    interval:阶梯间隔,比如200

    因此你得到的key = Math.floor((450 - 0) / 200) * 200 + 0 = 400

    操作一下:

    比如,我们对汽车的价格进行分组,指定间隔interval为5000:

    GET /cars/_search
    {
     "size":0,
     "aggs":{
       "price":{
         "histogram": {
           "field": "price",
           "interval": 5000
        }
      }
    }
    }

    结果:

    {
     "took": 21,
     "timed_out": false,
     "_shards": {
       "total": 5,
       "successful": 5,
       "skipped": 0,
       "failed": 0
    },
     "hits": {
       "total": 8,
       "max_score": 0,
       "hits": []
    },
     "aggregations": {
       "price": {
         "buckets": [
          {
             "key": 10000,
             "doc_count": 2
          },
          {
             "key": 15000,
             "doc_count": 1
          },
          {
             "key": 20000,
             "doc_count": 2
          },
          {
             "key": 25000,
             "doc_count": 1
          },
          {
             "key": 30000,
             "doc_count": 1
          },
          {
             "key": 35000,
             "doc_count": 0
          },
          {
             "key": 40000,
             "doc_count": 0
          },
          {
             "key": 45000,
             "doc_count": 0
          },
          {
             "key": 50000,
             "doc_count": 0
          },
          {
             "key": 55000,
             "doc_count": 0
          },
          {
             "key": 60000,
             "doc_count": 0
          },
          {
             "key": 65000,
             "doc_count": 0
          },
          {
             "key": 70000,
             "doc_count": 0
          },
          {
             "key": 75000,
             "doc_count": 0
          },
          {
             "key": 80000,
             "doc_count": 1
          }
        ]
      }
    }
    }

    你会发现,中间有大量的文档数量为0 的桶,看起来很丑。

    我们可以增加一个参数min_doc_count为1,来约束最少文档数量为1,这样文档数量为0的桶会被过滤

    示例:

    GET /cars/_search
    {
     "size":0,
     "aggs":{
       "price":{
         "histogram": {
           "field": "price",
           "interval": 5000,
           "min_doc_count": 1
        }
      }
    }
    }

    结果:

    {
     "took": 15,
     "timed_out": false,
     "_shards": {
       "total": 5,
       "successful": 5,
       "skipped": 0,
       "failed": 0
    },
     "hits": {
       "total": 8,
       "max_score": 0,
       "hits": []
    },
     "aggregations": {
       "price": {
         "buckets": [
          {
             "key": 10000,
             "doc_count": 2
          },
          {
             "key": 15000,
             "doc_count": 1
          },
          {
             "key": 20000,
             "doc_count": 2
          },
          {
             "key": 25000,
             "doc_count": 1
          },
          {
             "key": 30000,
             "doc_count": 1
          },
          {
             "key": 80000,
             "doc_count": 1
          }
        ]
      }
    }
    }

     如果你用kibana将结果变为柱形图,会更好看:

    范围分桶range

    范围分桶与阶梯分桶类似,也是把数字按照阶段进行分组,只不过range方式需要你自己指定每一组的起始和结束大小。

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