20180921_DOAG_BigDataDays_OracleSpatialandPython_kpatenge

Copyright © 2018, Oracle and/or its affiliates. All rights reserved. |
Pandas und Python auf die
Oracle DB “loslassen”
Karin Patenge | @kpatenge | Karin.patenge@oracle.com
Leitende Systemberaterin / Solution Engineer
Business Unit Core & Cloud Technologies | Oracle Deutschland B.V. & Co. KG
DOAG Big Data Days 2018 | Dresden | 20.-21. September 2018
Geht das gut?

Safe Harbor Statement
The following is intended to outline our general product direction. It is intended for
information purposes only, and may not be incorporated into any contract. It is not a
commitment to deliver any material, code, or functionality, and should not be relied upon
in making purchasing decisions. The development, release, and timing of any features or
functionality described for Oracle’s products remains at the sole discretion of Oracle.
3

Motivation
4
Quelle:
https://de.wikipedia.org/wiki/Pythons
Quelle:
https://de.wikipedia.org/wiki/Pythons
blogs.oracle.com/oraclespatial/spatial-with-python-and-geopandas-made-easy-with-cx_oracle
@kpatenge #BIGDATADAYS

Copyright © 2018, Oracle and/or its affiliates. All rights reserved. | 5
Das Ende vorweggenommen ...
arthur-e.github.io/Wicket/

Agenda
Die Oracle Datenbank aus Sicht der Anwendungsentwicklung
Python und Pandas
Python und die Oracle Datenbank
Zusammenfassung
1
2
3
4
6@kpatenge #BIGDATADAYS

Python und Pandas
Zusammenfassung
1
2
3
4

Womit entwickeln wir? Populäre Programmiersprachen
Quelle: https://insights.stackoverflow.com/survey/2018/#technology Quelle: https://redmonk.com/sogrady/2018/03/07/language-rankings-1-18/

Eine Datenbank für alle wichtigen Plattformen und Sprachen
Die Oracle Datenbank für EntwicklerInnen
JSON
Ruby
Oracle ADF Oracle APEX
Oracle RDS

PROGRAMMIER-
SPRACHE
TREIBER
C OCI
C++ OCCI
Java JDBC
.NET ODP.NET
Node.js node-oracledb
Python cx_Oracle
PHP OCI8, PDO_OCI
R ROracle
Perl DBD::Oracle
Ruby ruby-oci8
10
… und ODBC, OLE DB,
Pro*C, Pro*COBOL,
Pro*Fortran, SQLJ
Third-party Drivers
Open Source Drivers
(Oracle contributions)
Oracle provided

Node.js: node-oracledb 2.3
• Pre-built binaries für Node 6, 8, 10. Für Windows (x86), macOS , Linux (x86-64) – alle 64-bit.
• Apache 2.0 Lizenz.
• http://github.com/oracle/node-oracledb http://oracle.github.io/node-oracledb/
Python: cx_Oracle 7.0 (Sept. 2018)
• Python 2.7 sowie 3.5+. Oracle 11.2, 12, 18 Client Bibliotheken. BSD Lizenz.
• http://cx-oracle.sourceforge.net http://oracle.github.io/python-cx_Oracle/
PHP: OCI8 2.1.8
• Oracle 10.2, 11 und 12 Client Bibliotheken. Über 2 Mio Downloads.
• http://pecl.php.net/package/oci8
R: ROracle 1.3-1
• Oracle Database Interface Treiber für R. DBI-compliant. LPGL-2 [2.1|3] Lizenz.
• http://cran.r-project.org/web/packages/ROracle
Open Source Treiber von Oracle
Open Source Drivers
(Oracle contributions)

Python und Pandas
Zusammenfassung
1
2
3
4

Die Programmiersprache Python
• Universelle, höhere Programmiersprache
• Unterstützung unterschiedlicher
Programmierparadigmen
– objektorientiert, aspektorientiert, funktional
• Dynamische Typisierung
– Deklarationszwang für Variablen entfällt
• Häufigste Nutzung als Skriptsprache
• Programmstruktur wird durch Einrückungen
abgebildet
• Versionslinien: Python 2.x / Python 3.x
– 3.x mit substantiellen Verbesserungen
• Basis: Read-Evaluate-Print Loop (REPL)
• Empfohlene Dateiendung für Skripte: .py
• Unterstützung für Object Type: SDO_GEOMETRY
und LOBs (WKT, WKB)
• Warum Python?
– Kompakter Kern
– Leicht zu erlernen
– Leicht lesbar - klare, übersichtliche Syntax -
Wenige Schlüsselworte
– Leicht anzuwenden
– Eingebaute umfangreiche Standard-
bibliothek und zahlreiche Pakete
• Sonstiges
– Erscheinungsjahr 1991
– Python Software Foundation Lizenz
– www.python.org
– Prompt: „>>>“
– >>> help() | >>> exit() [quit()]

Python in der Praxis (1)
• Python ist vorinstalliert in den meisten Linux Distributionen
14
[oracle@localhost ~]$ python
Python 2.7.5 (default, Jul 3 2018, 06:28:28)
[GCC 4.8.5 20150623 (Red Hat 4.8.5-28.0.1)] on linux2
Type "help", "copyright", "credits" or "license" for more information.
>>> quit()
[oracle@localhost ~]$ python -v
# installing zipimport hook
import zipimport # builtin
# installed zipimport hook
# /usr/lib64/python2.7/site.pyc matches /usr/lib64/python2.7/site.py
…

Wenn notwendig, installieren
• Zusätzliche Software-Komponenten:
– PyPI ( Pakete finden) , pip (Pakete laden) , Python Tools
– Oracle Database Client Software
15
[oracle@localhost Downloads]$ sudo -i
[root@localhost ~]# python get-pip.py
[root@localhost Downloads]# python get-pip.py
Collecting pip
Downloading
https://files.pythonhosted.org/packages/5f/25/e52d3f31441505a5f3af41213346e5b6c221c9e086a166f3703d2
ddaf940/pip-18.0-py2.py3-none-any.whl (1.3MB)
100% |████████████████████████████████| 1.3MB 647kB/s
Collecting wheel
Downloading
https://files.pythonhosted.org/packages/81/30/e935244ca6165187ae8be876b6316ae201b71485538ffac1d7188
43025a9/wheel-0.31.1-py2.py3-none-any.whl (41kB)
100% |████████████████████████████████| 51kB 2.9MB/s
Installing collected packages: pip, wheel
Successfully installed pip-18.0 wheel-0.31.1

• Pandas ist eine der populärsten
Programmbibliotheken (Module)
für Python
– Setzt das Modul Numpy voraus
• Fokus: Datenmanipulation und
Analyse
• Datenstrukturen und Funktionen
für die Manipulation von Zeitreihen
und Tabellen:
– Series
– DataFrame
16
Pandas und GeoPandas

• GeoPandas ist eine Programm-
bibliothek (Modul) für Python zum
Manipulieren von Vektordaten
– Multi-/Punkte, Multi-/Linien,
Multi/Polygone
• Nutzt das Modul shapely für
geometrische Operationen
• Abhängigkeiten auch zu anderen
Bibiotheken (u.a. matplotlib)
• Datenstrukturen analog:
– GeoSeries
– GeoDataFrame
Pandas und GeoPandas
Datenstruktur Attribute Methoden
GeoSeries Area
Bounds
Total_bounds
Geom_type
Is_valid
Distance(other)
Centroid
Representative_point()
To_crs()
Plot()
geom_almost_equals(o
ther)
contains(other)
intersects(other)
GeoDataFrame Analog mit ‚geometry‘ Spalte vom
Datentyp GeoSeries
Zusätzlich: Methode zum Lesen und
Schreiben von Dateien und
Geokodieren

Demo
> # Start Python
> python
> # oder Jupyter Notebook
> jupyter notebook --notebook-dir=~/Python &

Python und Pandas
Zusammenfassung
1
2
3
4

20
Architektur der cx_Oracle Schnittstelle
Client Bibliotheken verfügbar über:
• Lokaler Oracle Datenbank
• Oracle Client

cx_Oracle
• Stand Juli 2018: Version 6.4
• Open Source (Oracle Contribution)
• Unterstützt Python 2.7 und 3.4+
• Für Oracle Client 11.2+ und
jede davon unterstützte Oracle DB Version
• Unterstützung für Vektordaten über Object Types (SDO_GEOMETRY) und
LOBs (WKT, WKB)
– Binding von SDO_GEOMETRY an Python Objekte
• Laden von Vektordaten in die Oracle Datenbank
– Anfragen an SDO_GEOMETRY über Python
• Nutzung des Python Package GeoPandas (http://geopandas.org/)
• Beispielcode: github.com/oracle/python-cx_Oracle/blob/master/samples/SpatialToGeoPandas.py

Das Python Paket cx_Oracle
22
• Installation und Überprüfung:
• Dokumentation für Python:
[oracle@localhost ~]$ sudo pip install cx_Oracle
[sudo] password for oracle:
Collecting cx_Oracle
Downloading
https://files.pythonhosted.org/packages/3b/09/6b10675a6db7c7da1b8d23225f0a95b2a45248c56a1e8f711
d59809278d3/cx_Oracle-6.4.1-cp27-cp27mu-manylinux1_x86_64.whl (590kB)
100% |████████████████████████████████| 593kB 2.4MB/s
Installing collected packages: cx-Oracle
Successfully installed cx-Oracle-6.4.1
[oracle@localhost ~]$ python
Python 2.7.5 (default, Apr 11 2018, 17:41:36)
[GCC 4.8.5 20150623 (Red Hat 4.8.5-28.0.1)] on linux2
Type "help", "copyright", "credits" or "license" for more information.
>>> help('modules')
[oracle@localhost ~]$ python -m pydoc cx_Oracle

Mit der Oracle DB verbinden
>>> import cx_Oracle
>>> con = cx_Oracle.connect('hr/hr@localhost/orcl')
>>> print(con.version)
12.2.0.1.0
>>> cur=con.cursor()
>>>
>>> cur.execute('select * from employees order by last_name')
<cx_Oracle.Cursor on <cx_Oracle.Connection to hr@localhost/orcl>>
>>> for row in cur:
... print(row)
...
(174, 'Ellen', 'Abel', 'EABEL', '011.44.1644.429267', datetime.datetime(1996, 5, 11, 0,
0), 'SA_REP', 11000.0, 0.3, 149, 80)
(166, 'Sundar', 'Ande', 'SANDE', '011.44.1346.629268', datetime.datetime(2000, 3, 24, 0,
0), 'SA_REP', 6400.0, 0.1, 147, 80)

Python in der Praxis (5.1)
Arbeit mit cx_Oracle und GeoPandas
24
• Installation GeoPandas Paket und davon abhängige Pakete
[oracle@localhost ~]$ sudo yum install python-devel
...
[oracle@localhost ~]$ sudo pip install geopandas
[sudo] password for oracle:
Collecting geopandas
Downloading
https://files.pythonhosted.org/packages/24/11/d77c157c16909bd77557d00798b05a5b6615ed6
0acb5900fbe6a65d35e93/geopandas-0.4.0-py2.py3-none-any.whl (899kB)
100% |████████████████████████████████| 901kB 2.6MB/s
...
Installing collected packages: pyproj, munch, click, click-plugins, cligj, enum34,
fiona, geopandas
Successfully installed click-6.7 click-plugins-1.0.3 cligj-0.4.0 enum34-1.1.6 fiona-
1.7.13 geopandas-0.4.0 munch-2.3.2 pyproj-1.9.5.1

25
• Vorgefertigtes Modul for Verbindung mit Oracle DB
https://github.com/oracle/python-cx_Oracle/blob/master/samples/SampleEnv.py
– Benötigt 2 Datenbank Nutzer
PYTHONDEMO und PYTHONEDITIONS
– Muß im gleichen Verzeichnis
wie das Hauptprogramm liegen

Demo
> # Start Python
> python
> # oder Jupyter Notebook
> jupyter notebook --notebook-dir=~/Python &

27
>>> from __future__ import print_function
>>>
>>> import SampleEnv
>>> import cx_Oracle
>>> from shapely.wkb import loads
>>> import geopandas as gpd
...
>>> import matplotlib as mpl
>>> # Create Oracle connection and cursor objects
... connection = cx_Oracle.Connection(SampleEnv.MAIN_CONNECT_STRING)
>>> cursor = connection.cursor()
>>> connection.autocommit = True
>>> def OutputTypeHandler(cursor, name, defaultType, size, precision, scale):
... if defaultType == cx_Oracle.BLOB:
... return cursor.var(cx_Oracle.LONG_BINARY, arraysize = cursor.arraysize)
...
>>> connection.outputtypehandler = OutputTypeHandler

28
>>> # Drop and create table
... print("Dropping and creating table...")
Dropping and creating table...
>>> cursor.execute("""
... begin
... execute immediate 'drop table de_federal_states';
... exception when others then
... if sqlcode <> -942 then
... raise;
... end if;
... end;""")
>>> cursor.execute("""
... create table de_federal_states (
... name VARCHAR2(30) not null,
... geometry SDO_GEOMETRY not null
... )""")

29
>>> # acquire types used for creating SDO_GEOMETRY objects
... typeObj = connection.gettype("MDSYS.SDO_GEOMETRY")
>>> elementInfoTypeObj = connection.gettype("MDSYS.SDO_ELEM_INFO_ARRAY")
>>> ordinateTypeObj = connection.gettype("MDSYS.SDO_ORDINATE_ARRAY")
>>>
>>> # define function for creating an SDO_GEOMETRY object
... def CreateGeometryObj(*ordinates):
... geometry = typeObj.newobject()
... geometry.SDO_GTYPE = 2003
... geometry.SDO_SRID = 8307
... geometry.SDO_ELEM_INFO = elementInfoTypeObj.newobject()
... geometry.SDO_ELEM_INFO.extend([1, 1003, 1])
... geometry.SDO_ORDINATES = ordinateTypeObj.newobject()
... geometry.SDO_ORDINATES.extend(ordinates)
... return geometry

30
>>> geometryBrandenburg = CreateGeometryObj(13.8479741700806,53.5154842208988,...
>>> geometrySachsen = CreateGeometryObj(12.8462989319859,51.6830540864208,...
>>> geometryThueringen = CreateGeometryObj(10.80620196783,51.6409960580726,...
>>>
>>> data = [
... ('Brandenburg', geometryBrandenburg),
... ('Sachsen', geometrySachsen),
... ('Thueringen', geometryThueringen)
... ]
>>> cur.executemany('insert into de_federal_states values (:state, :obj)', data)
>>> cur.execute("""
... select count(*)
... from de_federal_states""")
<cx_Oracle.Cursor on <cx_Oracle.Connection to pythondemo@localhost/orcl>>
>>>
>>> for row in cur:
... print(row)
...
(3,)

31
>>> ...

1
2
3
4
Python und Pandas
Zusammenfassung
Weiterführende Informationen5

1. Wir können auch #nextGen !
2. (Ganz) Viel ist möglich.
Ihr müßt Euch nur trauen ☺

Bonus für die ganz Experimentierfreudigen:
Oracle Database Multilingual Engine
oracle.com/technetwork/database/multilingual-engine
MLE is an experimental feature for the Oracle Database 12c. MLE
enables developers to work efficiently with DB-resident data in
modern programming languages and development environments
of their choice.
34
https://www.youtube.com/watch?v=AY_2M3tgaZs

Folgen Sie @kpatenge @SpatialHannes @JeanIhm
karin.patenge@oracle.com

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