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哪些编程语言适合用于大数据集中处理?

时间:2016-10-31   文章来源:马海祥博客   访问次数:

随着互联网的高速发展,大数据的浪潮仍在继续,它几乎渗透到了所有的行业,信息像洪水一样地席卷企业,使得软件越发庞然大物,比如Excel看上去就变得越来越笨拙。

如今,数据处理不再无足轻重,并且对精密分析和强大又实时处理的需要变得前所未有的巨大。

哪些编程语言适合用于大数据集中处理?-马海祥博客

那么,在巨大的数据集中进行筛选的最好工具是什么?通过和数据骇客的交流,我们知道了他们用于硬核数据分析最喜欢的语言和工具包。

1、R语言

在这些语言名单中,如果R语言排第二,那就没其他能排第一。自1997年以来,作为昂贵的统计软件,如Matlab和SAS的免费替代品,它渐渐风靡全球。

在过去的几年时间中,R语言已经成为了数据科学的宠儿——数据科学现在不仅仅在书呆子一样的统计学家中人尽皆知,而且也为华尔街交易员,生物学家,和硅谷开发者所家喻户晓。各种行业的公司,例如Google,Facebook,美国银行,以及纽约时报都使用R语言,R语****在商业用途上持续蔓延和扩散。

R语言有着简单而明显的吸引力,使用R语言,只需要短短的几行代码,你就可以在复杂的数据集中筛选,通过先进的建模函数处理数据,以及创建平整的图形来代表数字。它被比喻为是Excel的一个极度活跃版本。

R语言最伟大的资本是已围绕它开发的充满活力的生态系统:R语言社区总是在不断地添加新的软件包和功能到它已经相当丰富的功能集中。据估计,超过200万的人使用R语言,并且最近的一次投票表明,R语言是迄今为止在科学数据中最流行的语言,被61%的受访者使用(其次是Python)。

此外,它的身影也渐渐出现在了华尔街。以前,银行分析师会全神贯注于Excel文件直到深夜,但现在R语言被越来越多地用于金融建模R,特别是作为一种可视化工具,Niall O’Connor,美国银行的副总裁如是说。“R语言使我们平凡的表格与众不同”他说。

R语言的日渐成熟,使得它成为了数据建模的首选语言,虽然当企业需要生产大型产品时它的能力会变得有限,也有的人说这是因为它的地位正在被其他语言篡夺。

“R更适合于做一个草图和大概,而不是详细的构建”Michael Driscoll,Metamarkets的首席执行官说。“你不会在谷歌的网页排名以及Facebook的朋友推荐算法的核心找到R语言。工程师会用R语言做原型,然后移交给用Java或Python写的模型。”

话说回来,早在2010年,Paul Butler就以R语言打造了全球的Facebook地图而著名,这证明了该语言丰富的可视化功能。尽管他现在已经不像以前那样频繁地使用R语言了。

“R正在一点点地过时,因为它的缓慢和处理大型数据集的笨重,”Butler说。

那么,他使用什么代替呢?请继续阅往下看。

2、Rython

如果说R语言是一个神经质又可爱的高手,那么Python是它随和又灵活的表兄弟。作为一种结合了R语言快速对复杂数据进行挖掘的能力并构建产品的更实用语言,Python迅速得到了主流的吸引力。

Python是直观的,并且比R语言更易于学习,以及它的生态系统近年来急剧增长,使得它更能够用于先前为R语言保留的统计分析(具体可查看马海祥博客《Python语言代码的性能优化方法大全》的相关介绍)。

“这是这个行业的进步。在过去的两年时间中,从R语言到Python已经发生了非常明显的转变,”Butler说。

在数据处理中,在规模和复杂性之间往往会有一个权衡,于是Python成为了一种折中方案。IPython notebook和NumPy可以用作轻便工作的一种暂存器,而Python可以作为中等规模数据处理的强大工具。丰富的数据社区,也是Python的优势,因为可以提供了大量的工具包和功能。

美国银行使用Python在银行的基础架构中构建新的产品和接口,同时也用Python处理财务数据。“Python广泛而灵活,因此人们趋之若鹜”O’Donnell说。

不过,它并非最高性能的语言,只能偶尔用于大规模的核心基础设施,Driscoll这样说道。

3、Julia

虽然当前的数据科学绝大多数是通过R语言,Python,Java,MatLab和SAS执行的,但依然有其他的语言存活于夹缝中,Julia就是值得一看的后起之秀。

业界普遍认为Julia过于晦涩难懂,但数据骇客在谈到它取代R和Python的潜力时会不由得眉飞色舞,Julia是一种高层次的,极度快速的表达性语言。它比R语言快,比Python更可扩展,且相当简单易学。

“它正在一步步成长。最终,使用Julia,你就能够办到任何用R和Python可以做到的事情,”Butler说。

但是至今为止,年轻人对Julia依然犹豫不前,Julia数据社区还处于早期阶段,要能够和R语言和Python竞争,它还需要添加更多的软件包和工具。

“它还很年轻,但它正在掀起浪潮并且非常有前途,”Driscoll说。

4、JAVA

Java是一门面向对象编程语言,不仅吸收了C++语言的各种优点,还摒弃了C++里难以理解的多继承、指针等概念,因此Java语言具有功能强大和简单易用两个特征。Java语言作为静态面向对象编程语言的代表,极好地实现了面向对象理论,允许程序员以优雅的思维方式进行复杂的编程。

Java具有简单性、面向对象、分布式、健壮性、安全性、平台独立与可移植性、多线程、动态性等特点。Java可以编写桌面应用程序、Web应用程序、分布式系统和嵌入式系统应用程序等。

Java,以及基于Java的框架,被发现俨然成为了硅谷最大的那些高科技公司的骨骼支架。“如果你去看Twitter,LinkedIn和Facebook,那么你会发现,Java是它们所有数据工程基础设施的基础语言”Driscoll说。

Java不能提供R和Python同样质量的可视化,并且它并非统计建模的最佳选择。但是,如果你移动到过去的原型制作并需要建立大型系统,那么Java往往是你的最佳选择(具体可查看马海祥博客《关于C语言、C++、Java和Python这4种程序开发语言的评价》的相关介绍)。

5、Hadoop和Hive

一群基于Java的工具被开发出来以满足数据处理的巨大需求。

Hadoop作为首选的基于Java的框架用于批处理数据已经点燃了大家的热情。Hadoop比其他一些处理工具慢,但它出奇的准确,因此被广泛用于后端分析。它和Hive——一个基于查询并且运行在顶部的框架可以很好地结对工作。

6、Scala

Scala是一门多范式的编程语言,一种类似java的编程语言,设计初衷是实现可伸缩的语言、并集成面向对象编程和函数式编程的各种特性。

Scala还包含了若干函数式语言的关键概念,包括高阶函数(Higher-Order Function)、局部套用(Currying)、嵌套函数(Nested Function)、序列解读(Sequence Comprehensions)等等。

Scala是另一种基于Java的语言,并且和Java相同的是,它正日益成为大规模机器学习,或构建高层次算法的工具。它富有表现力,并且还能够构建健壮的系统。

“Java就像是建造时的钢铁,而Scala则像黏土,因为你之后可以将之放入窑内转变成钢铁,”Driscoll说。

7、Kafka和Storm

那么,当你需要快速实时的分析时又该怎么办呢?Kafka会成为你的好朋友,它大概5年前就已经出现了,但是直到最近才成为流处理的流行框架。

Kafka,诞生于LinkedIn内部,是一个超快速的查询消息系统。Kafka的缺点?好吧,它太快了。在实时操作时会导致自身出错,并且偶尔地会遗漏东西。

“有精度和速度之间有一个权衡,”Driscoll说, “因此,硅谷所有的大型高科技公司都会使用两条管道:Kafka或Storm用于实时处理,然后Hadoop用于批处理系统,此时虽然是缓慢的但超级准确。”

Storm是用Scala编写的另一个框架,它在硅谷中因为流处理而受到了大量的青睐。它被Twitter纳入其中,勿庸置疑的,这样一来,Twitter就能在快速事件处理中得到巨大的裨益。

8、MatLab

MatLab一直以来长盛不衰,尽管它要价不菲,但它仍然被广泛使用在一些非常特殊的领域:研究密集型机器学习,信号处理,图像识别。

MATLAB是matrix&laboratory两个词的组合,意为矩阵工厂(矩阵实验室)。是由美国mathworks公司发布的主要面对科学计算、可视化以及交互式程序设计的高科技计算环境。它将数值分析、矩阵计算、科学数据可视化以及非线性动态系统的建模和仿真等诸多强大功能集成在一个易于使用的视窗环境中,为科学研究、工程设计以及必须进行有效数值计算的众多科学领域提供了一种全面的解决方案,并在很大程度上摆脱了传统非交互式程序设计语言(如C、Fortran)的编辑模式,代表了当今国际科学计算软件的先进水平。

MATLAB和Mathematica、Maple并称为三大数学软件。它在数学类科技应用软件中在数值计算方面首屈一指。MATLAB可以进行矩阵运算、绘制函数和数据、实现算法、创建用户界面、连接其他编程语言的程序等,主要应用于工程计算、控制设计、信号处理与通讯、图像处理、信号检测、金融建模设计与分析等领域。

MATLAB的基本数据单位是矩阵,它的指令表达式与数学、工程中常用的形式十分相似,故用MATLAB来解算问题要比用C,FORTRAN等语言完成相同的事情简捷得多,并且MATLAB也吸收了像Maple等软件的优点,使MATLAB成为一个强大的数学软件。在新的版本中也加入了对C,FORTRAN,C++,JAVA的支持。

9、Octave

Octave和MatLab非常相似,但它是免费的。不过,它在学术性信号处理圈子之外很少见到。

Octave是一种高层解释类编程语言,旨在解决线性和非线性的数值计算问题。Octave为GNU项目下的开源软件,早期版本为命令行交互方式,4.0.0版本发布基于QT编写的GUI交互界面。

Octave语法与Matlab语法非常接近,可以很容易的将matlab程序移植到Octave,同时与C++,QT等接口较Matlab更加方便。

Octave是一种科学计算软件,它提供了方便的互动命令列接口来解决线性与非线性的数值运算问题,并可将计算结果可视化,与高价的商业软体MATLAB语法几乎兼容。

10、GO

Go是一种编译型语言,它结合了解释型语言的游刃有余,动态类型语言的开发效率,以及静态类型的安全性。它也打算成为现代的,支持网络与多核计算的语言。要满足这些目标,需要解决一些语言上的问题:一个富有表达能力但轻量级的类型系统,并发与垃圾回收机制,严格的依赖规范等等。这些无法通过库或工具解决好,因此Go也就应运而生了。

GO是另一个正在掀起浪潮的后起之秀。它由Google开发,从C语言松散地派生,并在构建健壮基础设施上,正在赢得竞争对手,例如Java和Python的份额。

马海祥博客点评:

你该使用哪种语言用于大数据项目?恐怕这还得“视情况而定”。如果你对晦涩的统计运算进行繁重的数据分析工作,那么马海祥建议你使用R语言;如果你跨GPU进行NLP或密集的神经网络处理,那么Python是很好的选择;如果想要一种加固的、面向生产环境的数据流解决方案,又拥有所有重要的操作工具,Java或Scala绝对是出色的选择。

总之,在大数据领域内,每一毫秒的性能损失都影响巨大。不管通用解决方案是采用何种编程语言实现的,你都可以使用一种高级编程语言来快速地实现出一个性能比通用方案更好的,应用于特定领域的解决方案。

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