LangChain 中主流的 RAG 实现方式


以下是 LangChain 中主流的 RAG 实现方式及其核心原理、应用场景和代码示例,综合多篇技术文档的实践经验整理而成:


一、基础流程实现

1. 全自动索引构建(VectorstoreIndexCreator)

原理:封装文档加载→分块→向量化→存储→检索全流程,适合快速原型开发。通过指定向量
存储类型(如 FAISS)和嵌入模型,自动完成索引构建。
特点:自动处理文本分块和向量索引,但灵活性较低
代码示例

from langchain.indexes import VectorstoreIndexCreator
from langchain_community.document_loaders import WebBaseLoader
from langchain_community.vectorstores import FAISS

index_creator = VectorstoreIndexCreator(
    vectorstore_cls=FAISS,
    embedding=OpenAIEmbeddings()  # 需提前配置
)
loader = WebBaseLoader("https://example.com")
index = index_creator.from_loaders([loader])  # 自动完成分块+索引
result = index.query("文章主题是什么?", llm=ChatOpenAI())  # 需显式传入LLM

2. 标准问答链(RetrievalQA)

原理:基于内置模板实现检索增强生成,支持stuff(文档拼接)、map_reduce(分块处理)等链类型。
优化点:通过search_kwargs控制检索数量和质量(如过滤低分文档)。
代码示例
内置默认模板:
LangChain 的 RetrievalQA 默认使用以下隐式模板(未显式声明时自动应用):

template = """Use the following pieces of context to answer the question at the end. If you don't know the answer, just say that you don't know, don't try to make up an answer.

{context}

Question: {question}
Helpful Answer:"""

特点

  • 仅包含 {context}{question} 两个占位符
  • 无语言或格式约束,依赖 LLM 的通用生成能力
  • 未明确处理文档来源或回答规范(易产生幻觉)
    示例(修改prompt):
from langchain_core.prompts import PromptTemplate
# 修改默认template
template = """你是一个专业的知识库助手。根据以下检索到的文档内容回答问题:
{context}

问题:{question}
回答要求:
1. 用中文简洁回答,引用来源编号(如[来源1])
2. 若文档不相关,回答“知识库中无相关信息”
3. 禁止编造未提及的内容"""

QA_PROMPT = PromptTemplate(
    template=template, 
    input_variables=["context", "question"]
)
from langchain.chains import RetrievalQA
from langchain_community.vectorstores import FAISS
from langchain_openai import ChatOpenAI, OpenAIEmbeddings

# 初始化组件
embeddings = OpenAIEmbeddings()
vectorstore = FAISS.load_local("db", embeddings)
llm = ChatOpenAI(model="gpt-4", temperature=0.2)

# 构建问答链
qa_chain = RetrievalQA.from_chain_type(
    llm=llm,
    chain_type="stuff",
    retriever=vectorstore.as_retriever(
        search_kwargs={
   
   "k": 3, "score_threshold": 0.7} #注意score_threshold的设置可能会过滤所有文档,应该进行测试以确定是否用该参数。
    ),
    chain_type_kwargs={
   
   "prompt": QA_PROMPT},  # 注入自定义模板
    return_source_documents=True  
<think>好的,我现在需要帮助用户了解PythonRAG(检索增强生成)的实现或教程。首先,我需要确认用户的需求。用户提到了RAG,并希望找到相关的库或教程,同时他们引用了两篇资料,一篇关于Python的deque和heapq,另一篇是Gradle的依赖配置,可能与Java相关,但用户主要关注Python。 首先,我应该回忆RAG的基本概念。RAG结合了检索和生成,通常用于生成模型在生成答案前从外部知识库检索相关信息。在Python中,常见的实现方式可能涉及自然语言处理库和向量数据库。 接下来,用户提到的引用[1]是关于Python标准库中的deque和heapq,这可能与高效数据存储和检索有关,比如优先队列用于管理检索结果。引用[2]是LangChain4j的OpenAI依赖,但用户需要Python实现,所以可能需要转向PythonLangChain库,它支持RAG。 我需要推荐相关的Python库。LangChain和LlamaIndex是常用的框架。LangChain提供了RAG的模块化组件,比如文档加载、文本分割、嵌入模型、向量存储和生成模型集成。LlamaIndex专注于高效的数据检索,适合构建知识密集型应用。 然后,我应该提供一个简单的实现步骤。例如,使用LangChain加载文档,分割文本,使用OpenAI的嵌入模型生成向量,存储到Chroma向量数据库,然后检索相关文档并生成回答。同时,代码示例需要符合用户的要求,行内数学公式用$...$,独立公式用$$...$$,但可能在这个问题中用到的数学公式不多,不过如果有的话需要注意格式。 另外,用户可能需要了解优化方法,比如调整chunk_size或使用不同的嵌入模型。应用场景可能包括客服系统、知识库问答等。 最后,生成相关问题,围绕RAG实现细节、优化、应用场景和评估方法。确保问题自然且相关。 现在需要检查是否有遗漏点,比如是否提到了关键的库和步骤,是否引用了用户提供的参考。用户提供的引用[1]中的deque和heapq可能在处理数据时有用,比如使用优先队列管理检索结果,但可能在RAG实现中不是核心,但可以提到可能的优化点。引用[2]是Java的库,但用户需要Python,所以应转向PythonLangChain。需要确保推荐的库和教程链接正确有效。</think>以下是Python中检索增强生成(RAG)的实现方法及推荐库: ### 一、核心实现步骤 1. **文档加载与预处理** - 使用`LangChain`的`PyPDFLoader`或`UnstructuredFileLoader`加载PDF/TXT文档 - 通过`RecursiveCharacterTextSplitter`分割文本为片段(chunks)[^1] ```python from langchain.document_loaders import PyPDFLoader from langchain.text_splitter import RecursiveCharacterTextSplitter loader = PyPDFLoader("example.pdf") documents = loader.load() text_splitter = RecursiveCharacterTextSplitter(chunk_size=500, chunk_overlap=50) splits = text_splitter.split_documents(documents) ``` 2. **向量化与存储** - 使用OpenAI或HuggingFace的嵌入模型生成向量 - 存入向量数据库如Chroma或FAISS ```python from langchain.embeddings import OpenAIEmbeddings from langchain.vectorstores import Chroma embeddings = OpenAIEmbeddings() vectorstore = Chroma.from_documents(documents=splits, embedding=embeddings) ``` 3. **检索增强生成** - 结合检索结果与LLM生成回答 ```python from langchain.chat_models import ChatOpenAI from langchain.chains import RetrievalQA llm = ChatOpenAI(model_name="gpt-3.5-turbo") qa_chain = RetrievalQA.from_chain_type(llm, retriever=vectorstore.as_retriever()) print(qa_chain.run("什么是量子计算?")) ``` ### 二、推荐库及资源 1. **主流框架** - `LangChain`:提供端到端RAG实现[文档](https://python.langchain.com/docs/use_cases/question_answering) - `LlamaIndex`:专精检索优化的框架[教程](https://gpt-index.readthedocs.io/en/latest/getting_started/starter_example.html) - `Haystack`:包含预构建管道的框架 2. **向量数据库选项** - Chroma(轻量级本地部署) - Pinecone(云端服务) - Weaviate(开源分布式) ### 三、性能优化技巧 1. 文本分割采用重叠窗口策略(设$overlap=10\%$ chunk_size) 2. 使用混合检索策略:BM25 + 向量相似度$$score = \alpha \cdot S_{vector} + (1-\alpha) \cdot S_{keyword}$$ 3. 加入reranker模型优化结果排序
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