介绍

LangChain 是一个强大的框架，旨在帮助开发者构建基于语言模型的应用程序。在这个教程中，我们将深入探讨如何使用 LangChain 中的 Tool 功能，创建自定义工具以获取天气和时间信息。

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环境准备

在开始之前，请确保您已经安装了 LangChain 及其依赖项。您可以使用以下命令进行安装：

pip install langchain

代码结构

我们将通过一个 Jupyter Notebook 来演示如何使用 LangChain 中的 Tool。以下是代码的主要结构：

1. 导入必要的库

首先，我们需要导入 LangChain 中的相关模块和 Python 的标准库：

from langchain.agents import Tool, AgentExecutor, LLMSingleActionAgent
from langchain.prompts import StringPromptTemplate
from langchain import OpenAI, LLMChain
from typing import List, Union
from langchain_community.llms import Ollama 
from langchain.schema import AgentAction, AgentFinish
import re
from langchain.agents import AgentOutputParser
from langchain_core.output_parsers import StrOutputParser

2. 定义工具函数

接下来，我们定义两个简单的工具函数：一个用于获取天气信息，另一个用于获取当前时间。

def get_weather(location: str) -> str:
    """获取指定位置的天气信息"""
    return f"{location}的天气晴朗，温度25度"

def get_time(timezone: str) -> str:
    """获取指定时区的当前时间"""
    return f"{timezone}的当前时间是下午3点"

3. 创建工具列表

我们将创建一个工具列表，其中包含我们刚刚定义的工具：

tools = [
    Tool(
        name="Weather",  # 工具的名称为 "Weather"
        func=get_weather,  # 关联的函数是 get_weather，用于获取天气信息
        description="用于获取指定位置的天气信息"  # 工具的描述，供LLM理解何时调用该工具
    ),
    Tool(
        name="Time",  # 工具的名称为 "Time"
        func=get_time,  # 关联的函数是 get_time，用于获取当前时间
        description="用于获取指定时区的当前时间"  # 工具的描述，供LLM理解何时调用该工具
    )
]

• • description字段会直接影响大语言模型选择工具的准确率

4. 创建提示模板

我们需要一个自定义的提示模板，以便在与用户交互时使用：

from typing importList
from langchain.prompts import StringPromptTemplate
from langchain.tools import Tool

classCustomPromptTemplate(StringPromptTemplate):
    tools: List[Tool]

    defformat(self, **kwargs) -> str:
        # 步骤1：提取中间步骤记录
        intermediate_steps = kwargs.pop("intermediate_steps")

        # 步骤2：构建历史行动轨迹
        thoughts = ""
        for action, observation in intermediate_steps:
            thoughts += f"\n行动: {action}\n观察: {observation}"

        # 步骤3：生成工具描述列表
        tools_str = "\n".join([f"{tool.name}: {tool.description}"for tool inself.tools])

        # 组装完整提示模板
        return f"""请严格按照以下格式回答用户问题。

可用工具:
{tools_str}

必须严格按照如下格式回复:
思考: 分析需要做什么
行动: <工具名> <参数>
观察: <工具返回的结果>
... (可以重复思考/行动/观察步骤)
回答: 根据观察给出最终答案

之前的行动:{thoughts}

人类: {kwargs["input"]}
思考:"""

说明：

intermediate_steps = kwargs.pop(“intermediate_steps”)

存储的是调用Tool返回的结果，如：

[(AgentAction(tool='Weather', tool_input='{"location": "北京"}', log='思考: 需要获取北京当前的天气信息。\n行动: Weather {"location": "北京"}'), '{"location": "北京"}的天气晴朗，温度25度')]

kwargs.pop 获取之后回移出。

5. 创建输出解析器

输出解析器用于解析模型的输出，确保我们能够正确处理模型的响应：

class CustomOutputParser(AgentOutputParser):
    defparse(self, text: str) -> Union[AgentAction, AgentFinish]:
      
        if"回答:"in text or"回答："in text:
            answer = text.split("回答:")[-1].split("回答：")[-1].strip()
            return AgentFinish(
                return_values={"output": answer},
                log=text
            )
        
        action_match = re.search(r"行动[:：]\s*(.*?)(?:\n|$)", text)
        ifnot action_match:
            print(f"DEBUG - 收到的文本: {text}")
            if"思考:"in text or"思考："in text:
                raise ValueError("模型正在思考，但尚未给出行动步骤")
            else:
                raise ValueError("无法识别输出格式，需要'行动'或'回答'")
        
        action = action_match.group(1).strip()
        parts = action.split()
        iflen(parts) < 2:
            raise ValueError(f"行动格式错误，需要'工具名 参数'格式: {action}")
            
        tool_name = parts[0]
        tool_input = " ".join(parts[1:])
        
        return AgentAction(tool=tool_name, tool_input=tool_input, log=text)

    @property
    def_type(self) -> str:
        return "custom"

这里主要根据大模型返回的结果进行判断下一步该走什么流程，这里的逻辑自己可以优化，我这里只是一个 Demo，比如：

• • 代码检查文本中是否包含“回答:”或“回答：”，如果找到这些标识符，表示模型已经完成任务并给出了最终答案。此时，提取答案并返回一个 AgentFinish 对象，表示任务完成。
• • 如果没有找到最终回答，代码会使用正则表达式查找“行动:”或“行动：”后面的内容。如果未找到行动步骤，打印调试信息，并根据文本内容判断是否抛出错误。

说明：

• • AgentAction: 表示代理需要执行的具体行动，包含工具名称、输入参数和日志信息。（通过他可以完成多次 LLM 调用）
• • AgentFinish: 表示代理完成任务的状态，包含最终返回的结果和日志信息。

6. 设置 Agent

我们将初始化一个语言模型（LLM）并创建一个 Agent：

# 初始化Ollama模型配置
llm = Ollama(
    model="qwen2.5:7b",  # 指定要使用的模型名称
    base_url="${Ollama地址}"# 设置API端点的地址，使用环境变量或配置文件中的地址
)

# 创建自定义提示模板
prompt = CustomPromptTemplate(
    template="",  # 提示模板的内容，这里为空字符串，在使用中动态生成
    tools=tools,  # 将之前定义的工具列表传入模板
    input_variables=["input", "intermediate_steps"]  # 定义输入变量，包含用户输入和中间步骤
)

# 创建输出解析器实例
output_parser = CustomOutputParser()  # 实例化自定义输出解析器，用于解析模型的输出

# 创建LLM链，结合模型和提示模板
llm_chain = LLMChain(llm=llm, prompt=prompt)  # 将Ollama模型和提示模板组合成一个链

# 创建单一行动代理
agent = LLMSingleActionAgent(
    llm_chain=llm_chain,  # 将LLM链传入代理
    output_parser=output_parser,  # 设置输出解析器
    stop=["\n观察:"],  # 定义停止标记，当模型输出包含此标记时停止生成
    allowed_tools=[tool.name for tool in tools]  # 允许代理使用的工具列表
)

7. 创建 Agent 执行器

最后，我们创建一个 Agent 执行器，并在主程序中运行它：

# 创建Agent执行器，结合代理和工具
agent_executor = AgentExecutor.from_agent_and_tools(
    agent=agent,  # 将之前创建的代理实例传入
    tools=tools,  # 传入可用的工具列表
    verbose=True# 设置为True以启用详细输出，便于调试和观察执行过程
)

# 主程序入口
if __name__ == "__main__":
    # 运行代理执行器，传入用户查询的内容
    result = agent_executor.run("北京的天气怎么样？")  # 执行代理，询问北京的天气情况
    # 打印最终结果
    print("最终结果:", result)  # 输出代理返回的结果
    
    result = agent_executor.run("北京现在几点")
    # 打印最终结果
    print("最终结果:", result)  # 输出代理返回的结果

效果演示

可以看到已经成功调用了工具，剩下的使用大家就自由发挥了，演示的工具我是写死的，实际应用大家可以自定义实现。

总结

通过本文，我们学习了如何使用 LangChain 中的 Tool 功能来创建自定义工具，以获取天气和时间信息。通过定义工具函数、创建工具列表、设置提示模板和输出解析器，我们能够初步构建一个能够与用户进行交互的智能代理，为进一步开发更复杂的智能应用提供了思路和方法。

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