Jak działają agenci NL-to-SQL
Wstrzykiwanie schematu, generowanie zapytań, ich wykonywanie i formatowanie wyników.
Jak działają agenci NL-to-SQL to bezpłatna lekcja AI Agents na CoddyKit. To lekcja 1 z 4. Możesz przeczytać całą lekcję poniżej za darmo — a potem ćwiczyć ją interaktywnie w przeglądarce z wbudowanym edytorem kodu i tutorem AI dostępnym 24/7. To część ścieżki edukacyjnej AI Agents, a Twój postęp synchronizuje się między webem a aplikacją CoddyKit. Kurs AI Agents zawiera 4 lekcji w sumie.
Czym jest agent NL-to-SQL?
Agent przetwarzający język naturalny na SQL tłumaczy pytania zadawane zwykłym językiem na zapytania SQL, wykonuje je w bazie danych i zwraca odpowiedzi zrozumiałe dla człowieka.
Zamiast pisać SELECT COUNT(*) FROM orders WHERE status='pending', użytkownicy po prostu pytają: "Ile mamy oczekujących zamówień?"
Podstawowa architektura
Każdy agent NL-to-SQL korzysta z tego samego potoku:
- Wstrzyknięcie schematu — wstrzyknięcie struktury bazy danych do promptu
- LLM generuje SQL — model tworzy zapytanie
- Wykonanie — uruchomienie zapytania w bazie danych
- Formatowanie wyników — przekształcenie wierszy w czytelny tekst
- Zwrócenie odpowiedzi — odpowiedź dla użytkownika
# High-level pipeline
def nl_to_sql_agent(user_question, db_connection):
schema = get_schema(db_connection)
sql = llm_generate_sql(user_question, schema)
rows = execute_query(db_connection, sql)
answer = format_results(rows, user_question)
return answerWstrzykiwanie schematu — wyjaśnienie
LLM nie zna struktury Państwa bazy danych. Należy wstrzykiwać schemat do każdego promptu, aby model wiedział, jakie tabele i kolumny istnieją.
Zwarty opis schematu informuje model: "Tabela orders ma kolumny: id, user_id, status, total, created_at."
def build_schema_prompt(schema_info):
lines = []
for table in schema_info:
cols = ', '.join(
f"{c['name']} ({c['type']})"
for c in table['columns']
)
lines.append(f"Table {table['name']}: {cols}")
return '\n'.join(lines)
# Output:
# Table users: id (INT), email (VARCHAR), created_at (TIMESTAMP)
# Table orders: id (INT), user_id (INT), status (VARCHAR), total (FLOAT)
if __name__ == '__main__':
demo_schema = [
{'name': 'users', 'columns': [{'name': 'id', 'type': 'INT'}, {'name': 'email', 'type': 'VARCHAR'}]},
{'name': 'orders', 'columns': [{'name': 'id', 'type': 'INT'}, {'name': 'user_id', 'type': 'INT'}]},
]
print(build_schema_prompt(demo_schema))
Monit do generowania SQL przez LLM
Monit musi przekazywać LLM-owi trzy informacje: schemat, pytanie oraz wyraźne polecenie, aby zwrócił wyłącznie poprawny SQL.
Wyraźne wskazanie, że dozwolone są wyłącznie zapytania SELECT, oraz określenie docelowego dialektu SQL (PostgreSQL, MySQL, SQLite) ma kluczowe znaczenie dla bezpieczeństwa i poprawności.
SYSTEM_PROMPT = '''You are a SQL expert. Given a database schema and a question,
generate a valid {dialect} SELECT query. Return ONLY the SQL query, no explanation.
Do not use INSERT, UPDATE, DELETE, or DROP.
Schema:
{schema}
'''
def llm_generate_sql(question, schema, dialect='PostgreSQL'):
prompt = SYSTEM_PROMPT.format(schema=schema, dialect=dialect)
response = client.chat.completions.create(
model='gpt-4o',
messages=[
{'role': 'system', 'content': prompt},
{'role': 'user', 'content': question}
]
)
return response.choices[0].message.content.strip()Wykonywanie wygenerowanego SQL
Po zwróceniu zapytania SQL przez LLM należy wykonać je w rzeczywistej bazie danych. W miarę możliwości należy używać zapytań parametryzowanych i zawsze przechwytywać wyjątki — LLM może wygenerować niepoprawny SQL.
Umieszczenie wykonania w bloku try/except umożliwia ponowienie próby z podpowiedzią dotyczącą błędu przekazaną z powrotem do LLM-a.
import psycopg2
def execute_query(conn, sql):
try:
with conn.cursor() as cur:
cur.execute(sql)
columns = [desc[0] for desc in cur.description]
rows = cur.fetchmany(100) # limit rows
return {'columns': columns, 'rows': rows}
except psycopg2.Error as e:
return {'error': str(e), 'sql': sql}Formatowanie wyników dla użytkownika
Surowe wiersze z bazy danych nie są przyjazne dla użytkownika. Agent musi przekształcić je w odpowiedź w języku naturalnym.
W przypadku niewielkich zbiorów wyników należy przekazać wiersze z powrotem do LLM-a w celu ich interpretacji. W przypadku dużych zbiorów należy najpierw obliczyć statystyki podsumowujące.
def format_results(result, original_question):
if 'error' in result:
return f'Query failed: {result["error"]}'
rows = result['rows']
columns = result['columns']
if not rows:
return 'No results found.'
# For simple counts/aggregates — just return the value
if len(columns) == 1 and len(rows) == 1:
return f'Result: {rows[0][0]}'
# For multi-row results — summarize
summary = f'Found {len(rows)} rows.\n'
for row in rows[:5]: # show first 5
summary += ', '.join(f'{columns[i]}: {row[i]}' for i in range(len(columns))) + '\n'
return summary
if __name__ == '__main__':
demo_result = {'rows': [[42]], 'columns': ['count']}
print(format_results(demo_result, 'How many users signed up?'))
demo_result2 = {'rows': [], 'columns': ['id']}
print(format_results(demo_result2, 'Any orders today?'))
Dlaczego NL-to-SQL jest trudne: niejednoznaczność
Niejednoznaczność jest największym wyzwaniem. Rozważmy pytanie: "Pokaż najlepszych klientów."
- Najlepszych według przychodu, liczby zamówień czy daty ostatniej aktywności?
- Z ostatniego miesiąca czy z całego okresu?
- 10 najlepszych czy 100 najlepszych?
Ludzie rozumieją kontekst, natomiast LLM-y opierają się na założeniach. Agenci potrzebują strategii obsługi niejednoznacznych pytań lub ich doprecyzowywania.
AMBIGUITY_PROMPT = '''If the question is ambiguous, respond with JSON:
{"needs_clarification": true, "question": "your clarifying question"}
If clear, respond with the SQL query directly.
User question: {question}
'''
def generate_or_clarify(question, schema):
response = llm_call(AMBIGUITY_PROMPT.format(
question=question, schema=schema
))
if '"needs_clarification"' in response:
import json
return json.loads(response)
return {'sql': response}Dlaczego NL-to-SQL jest trudne: rozmiar schematu
Firmowe bazy danych mogą zawierać setki tabel i tysiące kolumn. Wstrzyknięcie całego schematu przekroczyłoby okno kontekstu LLM-a.
Możliwe rozwiązania to: wyszukiwanie schematu (osadzanie opisów tabel i pobieranie istotnych opisów), filtrowanie tabel (najpierw zapytanie LLM-a, które tabele są potrzebne) oraz kompresja schematu (pomijanie kolumn indeksów i audytu).
# Two-phase approach for large schemas
def get_relevant_tables(question, all_tables):
prompt = f'''Given these tables: {all_tables}
Which 3-5 tables are most relevant to answer: "{question}"?
Return a JSON list of table names only.'''
response = llm_call(prompt)
import json
return json.loads(response)
def nl_to_sql_large_db(question, conn):
all_tables = list_all_tables(conn) # just names
relevant = get_relevant_tables(question, all_tables)
schema = get_schema_for_tables(conn, relevant)
return llm_generate_sql(question, schema)Dlaczego NL-to-SQL jest trudne: różnice w dialektach SQL
SQL nie jest uniwersalny. LIMIT w PostgreSQL/MySQL staje się TOP w SQL Server. Funkcje dat różnią się w poszczególnych bazach danych. LLM musi wiedzieć, którego dialektu użyć.
Docelowy dialekt należy zawsze uwzględniać w prompcie systemowym, a także rozważyć dodanie przykładów właściwych dla danego dialektu w promptingu few-shot.
DIALECT_EXAMPLES = {
'postgresql': 'Use LIMIT for row limits. Use NOW() for current time.',
'mysql': 'Use LIMIT for row limits. Use NOW() for current time.',
'sqlite': 'Use LIMIT. Use datetime("now") for current time.',
'mssql': 'Use TOP N for row limits. Use GETDATE() for current time.',
'bigquery': 'Use LIMIT. Use CURRENT_TIMESTAMP() for current time. Use backtick for table names.'
}
def get_dialect_hint(dialect):
return DIALECT_EXAMPLES.get(dialect.lower(), '')
if __name__ == '__main__':
for dialect in ['postgresql', 'sqlite', 'mssql']:
print(f'{dialect}: {get_dialect_hint(dialect)}')
Pętla obsługi błędów
Wygenerowany SQL często kończy się niepowodzeniem przy pierwszej próbie. Solidny agent implementuje pętlę obsługi błędów: wysyła nieudany SQL i komunikat błędu z powrotem do LLM-a oraz prosi go o poprawienie zapytania.
Liczbę ponowień należy ograniczyć do 2–3, aby uniknąć nieskończonych pętli w przypadku zapytań, których nie da się naprawić.
def nl_to_sql_with_retry(question, schema, conn, max_retries=3):
sql = llm_generate_sql(question, schema)
for attempt in range(max_retries):
result = execute_query(conn, sql)
if 'error' not in result:
return format_results(result, question)
# Ask LLM to fix the error
fix_prompt = f'The SQL query failed with error: {result["error"]}\n'\
f'Original SQL: {sql}\n'\
f'Please fix the SQL query.'
sql = llm_call(fix_prompt)
print(f'Retry {attempt + 1} with fixed SQL')
return 'Could not generate a valid query after retries.'Połączenie wszystkich elementów
Produkcyjny agent NL-to-SQL łączy wszystkie elementy: pobieranie schematu, konstruowanie promptu, generowanie SQL, walidację, wykonywanie, obsługę błędów i formatowanie wyników.
Dodanie pamięci podręcznej zapytań (to samo pytanie → ten sam SQL) znacząco zmniejsza opóźnienia i koszty LLM-a w przypadku powtarzających się zapytań.
import hashlib
query_cache = {}
def cached_nl_to_sql(question, schema_hash, conn):
cache_key = hashlib.md5((question + schema_hash).encode()).hexdigest()
if cache_key in query_cache:
print('Cache hit!')
sql = query_cache[cache_key]
else:
schema = get_schema(conn)
sql = llm_generate_sql(question, schema)
query_cache[cache_key] = sql
result = execute_query(conn, sql)
return format_results(result, question)Sprawdzenie wiedzy
Jaka jest prawidłowa kolejność kroków w potoku agenta NL-to-SQL?
Podsumowanie: architektura NL-to-SQL
Agenci NL-to-SQL przekształcają pytania w języku naturalnym w wykonywalne zapytania SQL za pomocą uporządkowanego potoku: wstrzyknięcie schematu → generowanie SQL → wykonanie → formatowanie → zwrócenie.
Główne wyzwania to niejednoznaczność pytań użytkowników, duże schematy przekraczające okna kontekstu oraz różnice między dialektami SQL w poszczególnych bazach danych. Pętle obsługi błędów radzą sobie z SQL-em wygenerowanym przez LLM, który kończy się niepowodzeniem przy pierwszym wykonaniu.
Często zadawane pytania
Czy lekcja „Jak działają agenci NL-to-SQL” jest bezpłatna?
Tak — pełny tekst „Jak działają agenci NL-to-SQL” jest dostępny za darmo tutaj w sieci. Aby ćwiczyć ją interaktywnie (wbudowany edytor kodu i tutor AI dostępny 24/7) i odblokować resztę kursu AI Agents, przejdź na CoddyKit PRO. Kurs AI Agents zawiera 4 lekcji w sumie.
Co nauczysz się w „Jak działają agenci NL-to-SQL”?
Wstrzykiwanie schematu, generowanie zapytań, ich wykonywanie i formatowanie wyników. Ćwiczysz AI Agents z praktycznym kodem, który uruchamiasz bezpośrednio w przeglądarce, a tutor AI dostępny 24/7 odpowiada na Twoje pytania podczas pracy nad lekcją.
Czy potrzebuję doświadczenia, aby zacząć AI Agents?
Nie wymagamy żadnego doświadczenia. AI Agents w CoddyKit jest strukturyzowany dla początkujących i zaawansowanych użytkowników, więc możesz zacząć tutaj lub od początku i uczyć się w swoim tempie. To lekcja 1 z 4.
Ile czasu zajmuje lekcja „Jak działają agenci NL-to-SQL”?
Większość lekcji CoddyKit trwa około 5–10 minut. Każda lekcja to mały, interaktywny krok, dzięki czemu robisz systematyczne postępy i zawsze wracasz dokładnie do tego samego miejsca — na webie i w aplikacji.
Czy mogę pisać i uruchamiać kod w tej lekcji AI Agents?
Tak. Każda lekcja AI Agents zawiera wbudowany edytor kodu, więc piszesz i uruchamiasz prawdziwy kod bezpośrednio w przeglądarce i od razu otrzymujesz sprzężenie zwrotne od AI — bez konfiguracji na komputerze.
Wszystkie lekcje w tym kursie
- Jak działają agenci NL-to-SQL
- Rozumienie i wstrzykiwanie schematu
- Generowanie i walidowanie zapytań SQL
- Obsługa niejednoznacznych pytań dotyczących baz danych