「Streamlit」で機械学習アプリを作成する

はじめに

Streamlitは、Webアプリケーションを開発するためのライブラリです。
Streamlitを使用すると、Pythonコードを簡単にWebページ上で実行することができます。

この記事では、Streamlitを使って機械学習アプリを作っていきます。

準備

１．「コマンドプロンプト」や「ターミナル」で、次のコマンドを実行します。

pip install streamlit

２．Streamlitが正常に動作することを確認します。

streamlit hello

ブラウザ画面が開けば成功です。

３．アプリケーションのエントリポイントとなるPythonファイルを作成します。例えば、app.pyという名前のファイルを作成します。

app.py

import streamlit as st

def main():
    st.title('Hello Streamlit')
    # ここに処理を書いていく
if __name__ == "__main__":
    main()

４．「ターミナル」で作成したapp.pyがあるディレクトリに移動し、次を実行します。

streamlit run app.py  

Local URL と Network URL が表示されます。
同時にブラウザ画面が開くと思います。
既に開いている場合は更新してみてください。

出力

  You can now view your Streamlit app in your browser.

  Local URL: http://localhost:8501
  Network URL: http://192.168.11.3:8501

これで準備完了です。

アプリの機能

• ローカルから学習データ（CSV）をアップロードできる。
• カラムから特徴量・目的変数を選択できる。
• 検証データサイズを調整できる。
• 回帰分析・SVM・決定木の中からアルゴリズムを選択できる。
• 推論結果を可視化できる。

アプリ画面

最終的こういう画面に仕上がりました。

サンプルコード

app.py

import streamlit as st
import pandas as pd
from sklearn.model_selection import train_test_split
from sklearn.linear_model import LinearRegression
from sklearn.svm import SVR
from sklearn.tree import DecisionTreeRegressor


def get_model(regression_type: str):
    if regression_type == "Linear Regression":
        model = LinearRegression()
    elif regression_type == "SVM":
        model = SVR()
    else:
        model = DecisionTreeRegressor()
    return model


def main():
    st.title("機械学習アプリ")
    st.sidebar.title("設定")

    # ファイルアップロード先を表示する。
    uploaded_file = st.sidebar.file_uploader("ファイル選択", type="csv")

    # データの読み込み・学習データ作成
    if uploaded_file is not None:
        df = pd.read_csv(uploaded_file)
        available_columns = df.columns.tolist()
        selected_columns = st.sidebar.multiselect("特徴量を選択", available_columns)
        target_column = st.sidebar.selectbox(
            "目的変数を選択", available_columns, index=len(available_columns)-1)
        test_size = st.sidebar.number_input('検証のデータの割合', min_value=0.1)
        st.write("Data shape:", df.shape)
        st.write("Data head:", df.head())

        if target_column is not None:
            X = df[selected_columns]
            y = df[target_column]

            X_train, X_test, y_train, y_test = train_test_split(
                X, y, test_size=test_size, random_state=0)

    # アルゴリズム選択を表示する。
    regression_type = st.sidebar.selectbox("アルゴリズム選択", ["回帰分析", "SVM", "決定木"])
    model = get_model(regression_type)

    # 推論処理実行
    if st.sidebar.button("実行"):
        try:
            model.fit(X_train, y_train)
            prediction = model.predict(X_test)
            st.line_chart({'真値': y_test, '予測値': prediction})
            st.write("R2 score: ", model.score(X_test, y_test))
        except:
            st.error('設定が正しくありません。')


if __name__ == '__main__':
    main()

おわりに

Streamlitでは、レイアウトなど気にせず簡単にそれっぽい画面が作れて便利です。
あっさりした記事になりましたが、Streamlitの使い方の参考になれば幸いです。