Debian如何使用Rust进行数据分析 - 问答

在 Debian 上使用 Rust 进行数据分析

一环境准备

安装 Rust 工具链（推荐）：使用 rustup 安装，获取最新稳定版 rustc 与 cargo，无需 root。
- 安装命令：curl --proto '=https' --tlsv1.2 -sSf https://sh.rustup.rs | sh
- 使环境变量生效：source $HOME/.cargo/env
- 验证版本：rustc --version、cargo --version
- 可选镜像（提升国内下载速度）：
  - rustup 镜像：
    - export RUSTUP_DIST_SERVER=https://mirrors.ustc.edu.cn/rust-static
    - export RUSTUP_UPDATE_ROOT=https://mirrors.ustc.edu.cn/rust-static/rustup
  - crates.io 索引镜像（写入 $HOME/.cargo/config）：
    - USTC：[source.crates-io] registry = "https://github.com/rust-lang/crates.io-index" [source.ustc] registry = "git://mirrors.ustc.edu.cn/crates.io-index"
    - rsproxy：[source.crates-io] replace-with = 'rsproxy' [source.rsproxy] registry = "https://rsproxy.cn/crates.io-index" [registries.rsproxy] index = "https://rsproxy.cn/crates.io-index" [net] git-fetch-with-cli = true
系统依赖（可选，便于后续扩展与调试）：sudo apt update && sudo apt install -y build-essential gdb。

二常用数据分析库与场景

数据处理与 DataFrame：Polars（高性能、表达式 API、与 Apache Arrow 生态兼容）
查询与引擎：DataFusion（SQL/DataFrame 查询、可嵌入）
序列化：Serde（CSV/JSON/Parquet 等数据 I/O）
数值计算：ndarray（多维数组）、nalgebra（线性代数）
统计：statrs（常见分布与统计函数）
可视化：Plotters（纯 Rust 绘图，生成 PNG/SVG 等）

三快速上手示例读取 CSV 并计算均值

创建项目：cargo new rust-data-demo && cd rust-data-demo

编辑 Cargo.toml（按需精简/扩展）：

[package]
name = "rust-data-demo"
version = "0.1.0"
edition = "2021"

[dependencies]
polars = "0.37"

准备数据（data.csv）：

name,age,salary
Alice,25,52000
Bob,30,64000
Charlie,35,80000

src/main.rs：

use polars::prelude::*;
use std::error::Error;

fn main() -> Result<(), Box<dyn Error>> {
    // 读取 CSV
    let df = CsvReader::from_path("data.csv")?
        .has_header(true)
        .finish()?;

    // 计算平均年龄与平均薪资
    let mean_age: f64 = df.column("age")?.f64()?.mean()?;
    let mean_salary: f64 = df.column("salary")?.f64()?.mean()?;

    println!("Mean age: {:.2}", mean_age);
    println!("Mean salary: {:.2}", mean_salary);

    Ok(())
}

运行：cargo run --release（–release 提升性能）。

四进阶性能分析与结果可视化

微基准测试（Criterion.rs）：

安装系统依赖：sudo apt-get install -y gnuplot

Cargo.toml 添加：

[dev-dependencies]
criterion = { version = "0.5", features = ["html_reports"] }

[[bench]]
name = "benchmarks"
harness = false

示例基准（benches/benchmarks.rs）：

use criterion::{criterion_group, criterion_main, Criterion, black_box};

fn sum_slow(x: &[f64]) -> f64 {
    let mut s = 0.0;
    for &v in x { s += v; }
    s
}

fn sum_fast(x: &[f64]) -> f64 {
    x.iter().sum()
}

fn bench_sums(c: &mut Criterion) {
    let data: Vec<f64> = (0..10_000).map(|i| i as f64).collect();
    c.bench_function("sum slow", |b| b.iter(|| sum_slow(black_box(&data))));
    c.bench_function("sum fast", |b| b.iter(|| sum_fast(black_box(&data))));
}

criterion_group!(benches, bench_sums);
criterion_main!(benches);

运行：cargo bench（生成 HTML 报告，便于对比不同实现）

可视化（Plotters，生成 PNG/SVG）：

Cargo.toml 添加：plotters = "0.3"

示例（src/main.rs 追加）：

use plotters::prelude::*;

fn plot_histogram(data: &[f64], path: &str) -> Result<(), Box<dyn std::error::Error>> {
    let root = BitMapBackend::new(path, (640, 480)).into_drawing_area();
    root.fill(&WHITE)?;
    let max = data.iter().cloned().fold(f64::MIN, f64::max);
    let min = data.iter().cloned().fold(f64::MAX, f64::min);
    let mut chart = ChartBuilder::on(&root)
        .caption("Age Histogram", ("sans-serif", 20))
        .margin(10)
        .x_label_area_size(40)
        .y_label_area_size(40)
        .build_cartesian_2d((min..max).step(5.0), 0..(data.len() as u32 / 3 + 1))?;
    chart.configure_mesh().draw()?;
    chart.draw_series(
        Histogram::vertical(&chart)
            .style(BLUE.filled())
            .data(data.iter().map(|&x| (x, 1))),
    )?;
    Ok(())
}

// 在 main 末尾调用：
// plot_histogram(&[25.0, 30.0, 35.0], "age_hist.png")?;

运行：cargo run --release 生成图像文件。

五工程化与部署

打包为 Debian 包（.deb）：
- 安装打包工具：cargo install cargo-deb
- 在项目根目录构建：cargo deb（产物位于 target/debian/*.deb）
- 安装与修复依赖：sudo dpkg -i target/debian/*.deb，若依赖缺失执行 sudo apt-get install -f
- 需要保留调试符号：cargo deb --separate-debug-symbols
交叉编译与发布（可选）：
- 添加目标：rustup target add x86_64-unknown-linux-gnu（或如 armv7-unknown-linux-gnueabihf 等）
- 交叉构建：cargo build --release --target x86_64-unknown-linux-gnu。

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