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チュートリアル: 複利計算演算子

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この機能は パブリック プレビュー段階です。

このチュートリアルでは、複利を計算するLakeflow Designer 用のPython UDFオペレーターの作成について説明します。 この例を使って、個々の値や列を変換する演算子を作成する基本を学びましょう。詳細については、 Lakeflow Designer のユーザー定義演算子」を参照してください。

概要​

このチュートリアルでは、 Python UDFを使用してユーザー定義オペレーターを作成する手順を説明します。 演算子は、複利式A = P × (1 + r/n)^(n×t)を使用して投資の将来価値を計算します。ここで、

  • P = 元本（開始金額）
  • r = 年利率（小数）
  • n = 年間の複利期間数
  • t = 年単位の時間

ステップ 1: Python関数を作成してテストする​

まず、計算を実行するコア Python 関数を定義します。ノートブックのセルでテストして、正しく動作することを確認します。

Python
def compound_amount(principal: float,
                    annual_rate: float,
                    compounds_per_year: int,
                    years: float) -> float:
    """
    Compute compound interest future value.

    A = P * (1 + r/n)^(n*t)

    principal: starting amount (P)
    annual_rate: annual nominal rate as decimal (r), e.g. 0.05
    compounds_per_year: compounding periods per year (n), e.g. 12
    years: time in years (t), can be fractional
    """
    import math
    if principal is None or annual_rate is None or compounds_per_year is None or years is None:
        return None

    if compounds_per_year <= 0:
        raise ValueError("compounds_per_year must be > 0")

    return principal * math.pow(1.0 + annual_rate / compounds_per_year,
                                 compounds_per_year * years)

次のコードで関数をテストできます。

Python
# $1,000 invested at 5% annual rate, compounded monthly for 10 years
compound_amount(1000, 0.05, 12, 10)
# Expected result: ~1647.01

ステップ 2: オペレーターの YAML を作成する​

YAML 構成は、 Lakeflow Designer でオペレーターがどのように表示されるかを定義します。 この演算子の場合:

  • Principal は expressionウィジェットを使用して、ユーザーがデータから列を選択できるようにします。
  • 年率 、 年複利 、 年数は 、デフォルトと制約を持つnumberウィジェットを使用します
  • 演算子には、式に列データを提供する入力ポートが 1 つあります。
YAML
schema: user-defined-operator-v0.1.0
type: uc-udf
name: Compound Amount
id: finance.compound_amount
version: '1.0.0'
description: >
  Computes the future value of an investment using compound interest.
  Formula: A = P * (1 + r/n)^(n*t)
config:
  type: object
  properties:
    principal:
      type: string
      format: expression
      title: Principal
      examples:
        - 'Select principal column or expression'
      x-ui:
        widget: expression
        port: in
    annual_rate:
      type: number
      title: Annual rate (decimal)
      default: 0.05
      minimum: 0
      examples:
        - 'e.g. 0.05 for 5%'
      x-ui:
        widget: number
    compounds_per_year:
      type: number
      title: Compounds per year
      default: 12
      minimum: 1
      examples:
        - 'e.g. 12 for monthly'
      x-ui:
        widget: number
    years:
      type: number
      title: Years
      default: 10
      minimum: 0
      examples:
        - 'Time in years (t)'
      x-ui:
        widget: number
  required:
    - principal
    - annual_rate
    - compounds_per_year
    - years
  additionalProperties: false
ports:
  input:
    - name: in
      title: Input
  output:
    - name: out
      title: Output

利用可能なすべてのプロパティ、データ型、ウィジェット、およびオプションの包括的なガイドについては、ユーザー定義演算子 YAML リファレンスを参照してください。

ステップ 3: Unity Catalog関数を作成する​

YAML スキーマと Python 関数を 1 つのCREATE FUNCTIONステートメントに結合します。YAML 構成は、関数本体の先頭の docstring に記述されます。

SQL
CREATE OR REPLACE FUNCTION main.my_schema.compound_amount(
    principal DOUBLE,
    annual_rate DOUBLE,
    compounds_per_year INT,
    years FLOAT)
RETURNS DOUBLE
LANGUAGE PYTHON
AS $$
  """
  schema: user-defined-operator-v0.1.0
  type: uc-udf
  name: Compound Amount
  id: finance.compound_amount
  version: "1.0.0"
  description: >
    Computes the future value of an investment using compound interest.
    Formula: A = P * (1 + r/n)^(n*t)
  config:
    type: object
    properties:
      principal:
        type: string
        format: expression
        title: Principal
        examples:
          - "Select principal column or expression"
        x-ui:
          widget: expression
          port: in
      annual_rate:
        type: number
        title: Annual rate (decimal)
        default: 0.05
        minimum: 0
        examples:
          - "e.g. 0.05 for 5%"
        x-ui:
          widget: number
      compounds_per_year:
        type: number
        title: Compounds per year
        default: 12
        minimum: 1
        examples:
          - "e.g. 12 for monthly"
        x-ui:
          widget: number
      years:
        type: number
        title: Years
        default: 10
        minimum: 0
        examples:
          - "Time in years (t)"
        x-ui:
          widget: number
    required:
      - principal
      - annual_rate
      - compounds_per_year
      - years
    additionalProperties: false
  ports:
    input:
      - name: in
        title: Input
    output:
      - name: out
        title: Output
  """

  def compound_amount(principal: float,
                      annual_rate: float,
                      compounds_per_year: int,
                      years: float) -> float:
      import math
      if principal is None or annual_rate is None or compounds_per_year is None or years is None:
          return None

      if compounds_per_year <= 0:
          raise ValueError("compounds_per_year must be > 0")

      return principal * math.pow(1.0 + annual_rate / compounds_per_year,
                                   compounds_per_year * years)

  return compound_amount(principal, annual_rate, compounds_per_year, years)
$$

ステップ 4: 機能をテストする​

SQL を使用して UC 関数を直接テストします。

SQL
-- Test 1: $1,000 at 5% compounded monthly for 10 years
SELECT main.my_schema.compound_amount(1000, 0.05, 12, 10)
-- Expected: ~1647.01

-- Test 2: $1,000 at 5% compounded annually for 1 year
SELECT main.my_schema.compound_amount(1000, 0.05, 1, 1)
-- Expected: 1050.00

-- Test 3: $1,000 at 15% compounded monthly for 1 year
SELECT main.my_schema.compound_amount(1000, 0.15, 12, 1)
-- Expected: ~1160.75

ステップ 5: オペレーターを登録する​

.user_defined_operators.yamlファイルに演算子を追加します:

YAML
operators:
  - catalog: main
    schema: my_schema
    functionName: compound_amount
注記

このファイルをユーザーフォルダ内に定義した場合、そのファイルはあなた以外には表示されません。詳細については、 「オペレータを検出可能にする」を参照してください。

ステップ 6: 権限を設定する​

この演算子を使用する必要があるユーザーにアクセス権を付与します。

SQL
GRANT USE SCHEMA ON SCHEMA main.my_schema TO `<user>`;
GRANT EXECUTE ON FUNCTION main.my_schema.compound_amount TO `<user>`;

Lakeflow Designer での演算子の使用​

登録されると、オペレーターはLakeflow Designer に次のように表示されます。

  • 入力データから主列を選択するためのドロップダウン
  • 利率、複利計算頻度、年数（適切なデフォルト値付き）の数値入力

ユーザーはこの演算子を適用して、投資データの列全体の将来値を計算できます。

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