Mage é uma poderosa ferramenta para tarefas de ETL, com features que possibilitando exploração e mineração de dados, visualizações rápidas através de templates de gráficos e diversas outras características que transformam seu trabalho com dados em algo magico.

No tratamento de dados, durante um processo de ETL é comum encontrarmos dados faltantes que podem gerar problemas no futuro, dependendo da atividade que vamos realizar com o dataset, os dados nulos podem atrapalhar bastante.

Para identificar a ausência de dados no nosso dataset, podemos utilizar Python e a biblioteca pandas para verificar os dados que apresentam valores nulos, além disso podemos montar gráficos que mostram com mais clareza ainda o impacto desses valores nulos em nosso dataset.

Nosso pipeline consiste de 4 passos: começando com a carga dos dados, duas etapas de tratamento e a exportação dos dados.

Data Loader

Nesse artigo vamos utilizar o dataset: Binary Prediction of Poisonous Mushrooms que esta disponível no Kaggle como parte de uma competição. Vamos uar o dataset de treino disponibilizado no site.

Vamos criar uma etapa de Data Loader usando python para poder carregar os dados que vamos usar. Antes deste passo criei uma tabela no banco de dados Postgres, que tenho localmente em minha maquina, para poder carregar os dados. Como os dados estão no Postgres, vamos usar o template de carga já definido do Postgres dentro do Mage.

from mage_ai.settings.repo import get_repo_path
from mage_ai.io.config import ConfigFileLoader
from mage_ai.io.postgres import Postgres
from os import path

if 'data_loader' not in globals():
    from mage_ai.data_preparation.decorators import data_loader

if 'test' not in globals():
    from mage_ai.data_preparation.decorators import test

@data_loader
def load_data_from_postgres(*args, **kwargs):
    """
    Template for loading data from a PostgreSQL database.
    Specify your configuration settings in 'io_config.yaml'.
    Docs: https://docs.mage.ai/design/data-loading#postgresql
    """
    query = 'SELECT * FROM mushroom'  # Specify your SQL query here
    config_path = path.join(get_repo_path(), 'io_config.yaml')
    config_profile = 'default'

    with Postgres.with_config(ConfigFileLoader(config_path, config_profile)) as loader:

        return loader.load(query)

@test
def test_output(output, *args) -> None:
    """
    Template code for testing the output of the block.
    """

    assert output is not None, 'The output is undefined'

Dentro da função load_data_from_postgres() vamos definir a query que vamos usar para carregar a tabela que está no banco. No meu caso configurei as informações do banco no arquivo io_config.yaml onde está definido como configuração default, por isso só precisamos passar o nome default para a variável config_profile.

Depois de executar o bloco, vamos usar a feature Add chart, que ira disponibilizar informações sobre os nosso dados através de templates já definidos. Basta clicar no icone de ao lado do botão play, sinalizado na imagem com a linha amarela.

Vamos selecionar duas opções para poder explorar mias o nosso dataset, as opções summay_overview e feature_profiles. Através do summary_overview, obtemos as informações sobre o número de colunas e e linhas do dataset, também podemos visualizar o total de colunas por tipo, por exemplo o total de colunas categóricas, numéricas e boleanas. Já o feature_profiles, apresentam informações mais descritivas sobre os dados, como por exemplo: tipo, valor mínimo, valor máximo, dentre outras informações, inclusive já podemos visualizar os valores faltantes, que são o foco do nosso tratamento.

Para podermos focar mais nos dados faltantes, vamos usar o template: % of missing values, um gráfico de barras com a porcentagem de dados que estão faltando, em cada uma das colunas.

O gráfico apresenta 4 colunas onde os valores faltantes correspondem a mais de 80% de seu conteúdo, e outras colunas que apresentam valores faltantes mas em uma menor quantidade, essa informação já nós possibilita buscar diferentes estratégias para lidar com esses dados nulos.

Transformer Drop Columns

Para as colunas que possuem mais de 80% dos valores nulos, a estratégia que vamos seguir será a de realizar um drop colums no dataframe, selecionando as colunas que vamos excluir do dataframe. Usando o Bloco TRANSFORMER na linguagem Python, vamos selecionar a opção Colum removal .

from mage_ai.data_cleaner.transformer_actions.base import BaseAction
from mage_ai.data_cleaner.transformer_actions.constants import ActionType, Axis
from mage_ai.data_cleaner.transformer_actions.utils import build_transformer_action
from pandas import DataFrame

if 'transformer' not in globals():
    from mage_ai.data_preparation.decorators import transformer

if 'test' not in globals():
    from mage_ai.data_preparation.decorators import test

@transformer
def execute_transformer_action(df: DataFrame, *args, **kwargs) -> DataFrame:
    """
    Execute Transformer Action: ActionType.REMOVE
    Docs: https://docs.mage.ai/guides/transformer-blocks#remove-columns
    """
    action = build_transformer_action(
        df,
        action_type=ActionType.REMOVE,
        arguments=['veil_type', 'spore_print_color', 'stem_root', 'veil_color'],        
        axis=Axis.COLUMN,
    )
    return BaseAction(action).execute(df)

@test
def test_output(output, *args) -> None:
    """
    Template code for testing the output of the block.

    """
    assert output is not None, 'The output is undefined'

Dentro da função execute_transformer_action() vamos inserir uma lista com o nome das colunas que queremos excluir do dataset, na variável arguments, depois deste passo, basta executar o bloco.

Transformer Fill in Missing Values

Agora para as colunas que possuem menos de 80% de valores nulos, vamos usar a estratégia Fill in Missing Values, pois em alguns casos a pesas de possuir dados faltantes a substituição destes por valores como média, ou moda, pode ser capas de suprir a necessidade dos dados sem causar muitas alterações ao dataset, dependendo de seu objetivo final.

Existem algumas tarefas, como a de classificação, onde a substituição dos dados faltantes por um valor que seja relevante (moda, média, mediana) para o dataset, possa contribuir com o algoritmo de classificação, que poderia chegar a outras conclusões caso o dados fossem apagados como na outra estratégia de utilizamos.

Para tomar uma decisão com relação a qual medida vamos utilizar, vamos recorrer novamente a funcionalidade Add chart do Mage. Usando o template Most frequent values podemos visualizar a moda e a frequência desse valor em cada uma das colunas.

Seguindos passos semelhantes aos anteriores, vamos usar o tranformer Fill in missing values, para realizar a tarefa de subtiruir os dados faltantes usando a moda de cada uma das colunas: steam_surface, gill_spacing, cap_surface, gill_attachment, ring_type.

from mage_ai.data_cleaner.transformer_actions.constants import ImputationStrategy
from mage_ai.data_cleaner.transformer_actions.base import BaseAction
from mage_ai.data_cleaner.transformer_actions.constants import ActionType, Axis
from mage_ai.data_cleaner.transformer_actions.utils import build_transformer_action
from pandas import DataFrame

if 'transformer' not in globals():
    from mage_ai.data_preparation.decorators import transformer

if 'test' not in globals():
    from mage_ai.data_preparation.decorators import test

@transformer
def execute_transformer_action(df: DataFrame, *args, **kwargs) -> DataFrame:

    """
    Execute Transformer Action: ActionType.IMPUTE
    Docs: https://docs.mage.ai/guides/transformer-blocks#fill-in-missing-values

    """
    action = build_transformer_action(
        df,
        action_type=ActionType.IMPUTE,
        arguments=df.columns,  # Specify columns to impute
        axis=Axis.COLUMN,
        options={'strategy': ImputationStrategy.MODE},  # Specify imputation strategy
    )

    return BaseAction(action).execute(df)


@test
def test_output(output, *args) -> None:
    """
    Template code for testing the output of the block.
    """
    assert output is not None, 'The output is undefined'

Na função execute_transformer_action() , definimos a estratégia para a substituição dos dados num dicionário do Python. Para mais opções de substituição, basta acessar a documentação do transformer: https://docs.mage.ai/guides/transformer-blocks#fill-in-missing-values.

Data Exporter

Ao realizar todas as transformações, vamos salvar nosso dataset agora tratado, na mesma base do Postgres mas agora com um nome diferente para podermos diferenciar. Usando o bloco Data Exporter e selecionando o Postgres, vamos definir o shema e a tabela onde queremos salvar, lembrando que as configurações do banco são salvas previamente no arquivo io_config.yaml.

from mage_ai.settings.repo import get_repo_path
from mage_ai.io.config import ConfigFileLoader
from mage_ai.io.postgres import Postgres
from pandas import DataFrame
from os import path

if 'data_exporter' not in globals():
    from mage_ai.data_preparation.decorators import data_exporter

@data_exporter
def export_data_to_postgres(df: DataFrame, **kwargs) -> None:

    """
    Template for exporting data to a PostgreSQL database.
    Specify your configuration settings in 'io_config.yaml'.
    Docs: https://docs.mage.ai/design/data-loading#postgresql

    """

    schema_name = 'public'  # Specify the name of the schema to export data to
    table_name = 'mushroom_clean'  # Specify the name of the table to export data to
    config_path = path.join(get_repo_path(), 'io_config.yaml')
    config_profile = 'default'

    with Postgres.with_config(ConfigFileLoader(config_path, config_profile)) as loader:

        loader.export(
            df,
            schema_name,
            table_name,
            index=False,  # Specifies whether to include index in exported table
            if_exists='replace', #Specify resolution policy if table name already exists
        )

Obrigado e até a próxima ?

repo -> https://github.com/DeadPunnk/Mushrooms/tree/main