SQL 問い合わせ（Python, pandas, pandasql を使用）

前準備

ここでは、最低限の事前準備について説明する。機械学習や深層学習を行う場合は、NVIDIA CUDA、Visual Studio、Cursorなどを追加でインストールすると便利である。これらについては別ページ https://www.kkaneko.jp/cc/dev/aiassist.htmlで詳しく解説しているので、必要に応じて参照してください。

Python 3.12 のインストール

以下のいずれかの方法で Python 3.12 をインストールする。

方法1：winget によるインストール

Python がインストール済みの場合、この手順は不要である。管理者権限のコマンドプロンプトで以下を実行する。管理者権限のコマンドプロンプトを起動するには、Windows キーまたはスタートメニューから「cmd」と入力し、表示された「コマンドプロンプト」を右クリックして「管理者として実行」を選択する。

winget install -e --id Python.Python.3.12 --scope machine --silent --accept-source-agreements --accept-package-agreements --override "/quiet InstallAllUsers=1 PrependPath=1 AssociateFiles=1 InstallLauncherAllUsers=1"

--scope machine を指定することで、システム全体（全ユーザー向け）にインストールされる。このオプションの実行には管理者権限が必要である。インストール完了後、コマンドプロンプトを再起動すると PATH が自動的に設定される。

方法2：インストーラーによるインストール

Python 公式サイト（https://www.python.org/downloads/）にアクセスし、「Download Python 3.x.x」ボタンから Windows 用インストーラーをダウンロードする。
ダウンロードしたインストーラーを実行する。
初期画面の下部に表示される「Add python.exe to PATH」に必ずチェックを入れてから「Customize installation」を選択する。このチェックを入れ忘れると、コマンドプロンプトから python コマンドを実行できない。
「Install Python 3.xx for all users」にチェックを入れ、「Install」をクリックする。

インストールの確認

コマンドプロンプトで以下を実行する。

python --version

バージョン番号（例：Python 3.12.x）が表示されればインストール成功である。「'python' は、内部コマンドまたは外部コマンドとして認識されていません。」と表示される場合は、インストールが正常に完了していない。

AIエディタ Windsurf のインストール

Pythonプログラムの編集・実行には、AIエディタの利用を推奨する。ここでは、Windsurfのインストールを説明する。

Windsurf がインストール済みの場合、この手順は不要である。管理者権限のコマンドプロンプトで以下を実行する。管理者権限のコマンドプロンプトを起動するには、Windows キーまたはスタートメニューから「cmd」と入力し、表示された「コマンドプロンプト」を右クリックして「管理者として実行」を選択する。

winget install -e --id Codeium.Windsurf --scope machine --accept-source-agreements --accept-package-agreements --override "/VERYSILENT /NORESTART /MERGETASKS=!runcode,addtopath,associatewithfiles,!desktopicon"
powershell -Command "$env:Path=[System.Environment]::GetEnvironmentVariable('Path','Machine')+';'+[System.Environment]::GetEnvironmentVariable('Path','User'); windsurf --install-extension MS-CEINTL.vscode-language-pack-ja --force; windsurf --install-extension ms-python.python --force"

【関連する外部ページ】

Windsurf の公式ページ: https://windsurf.com/

Python の numpy, pandas, seaborn, matplotlib, scikit-learn のインストール

以下のコマンドを管理者権限のコマンドプロンプトで実行する（手順：Windowsキーまたはスタートメニュー → cmd と入力 → 右クリック → 「管理者として実行」）。

python -m pip install -U pip setuptools numpy pandas matplotlib seaborn scikit-learn scikit-learn-intelex

Iris データセット, titanic データセットの準備

iris, titanic データセットの読み込み

import pandas as pd
import seaborn as sns
sns.set()
iris = sns.load_dataset('iris')
titanic = sns.load_dataset('titanic')

データの確認

print(iris.head())
print(titanic.head())

SQL 問い合わせの例（Python, pandasql を使用）

選択 (selection)

import pandas as pd
from pandasql import sqldf
import seaborn as sns
sns.set()
iris = sns.load_dataset('iris')

pysqldf = lambda q: sqldf(q, globals())
print(pysqldf("SELECT * FROM iris WHERE sepal_length > 5;"))

射影 (projection)

import pandas as pd
from pandasql import sqldf
import seaborn as sns
sns.set()
iris = sns.load_dataset('iris')

pysqldf = lambda q: sqldf(q, globals())
print(pysqldf("SELECT sepal_length, sepal_width FROM iris WHERE sepal_length > 5;"))

グループごとの数え上げ

列を１つ選ぶことで、グループを作り、各グループの要素数を求める

pandasql と SQL を使う場合

import pandas as pd
from pandasql import sqldf
import seaborn as sns
sns.set()
iris = sns.load_dataset('iris')
titanic = sns.load_dataset('titanic')

pysqldf = lambda q: sqldf(q, globals())
print( pysqldf("SELECT species, count(*) FROM iris group by species;") );
print( pysqldf("SELECT embark_town, count(*) FROM titanic group by embark_town;") );

グループごとの最大、最小、平均、中央値、和

Iris データセットで，各グループの最大値を求める場合のみを載せる．

pandasql と SQL を使う場合

import pandas as pd
from pandasql import sqldf
import seaborn as sns
sns.set()
iris = sns.load_dataset('iris')
titanic = sns.load_dataset('titanic')

pysqldf = lambda q: sqldf(q, globals())
print( pysqldf("SELECT species, max(sepal_length), max(sepal_width), max(petal_length), max(petal_width) FROM iris group by species;") );