朴素贝叶斯实战-文本主题分类

àì夳堔傛蜴生んèń 2022-04-04 05:48 254阅读 0赞

### 前言 ###

本文采用的是BCDI2018汽车行业用户观点主题及情感识别任务中的语料集[链接][Link 1]，这些语料集的格式如下：

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>字段名称</th> 
   <th>类型</th> 
   <th>描述</th> 
   <th>说明</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>content_id</td> 
   <td>Int</td> 
   <td>数据ID</td> 
   <td>/</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>content</td> 
   <td>String</td> 
   <td>文本内容</td> 
   <td>/</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>subject</td> 
   <td>String</td> 
   <td>主题</td> 
   <td>提取或依据上下文归纳出来的主题</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>sentiment_value</td> 
   <td>Int</td> 
   <td>情感分析</td> 
   <td>分析出的情感</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>sentiment_word</td> 
   <td>String</td> 
   <td>情感词</td> 
   <td>情感词</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

其中训练集数据中主题被分为10类，包括：动力、价格、内饰、配置、安全性、外观、操控、油耗、空间、舒适性，情感分为3类，分别用数字0、1、-1表示中立、正向、负向。

### 思路 ###

##### 文本预处理 #####

1、将文本分成一个个单词，并去掉停用词、标点符号，用jieba分词工具，对中文比较友好，可以将一个文本变成： `我爱网易 – > 我，爱，网易`  
2、将主题换成数字标签，将主题：动力、价格、内饰、配置、安全性等数值化，变成数字：

##### 文本向量化 #####

利用TfidfVectorizer工具对文本提取特征，这里因为有参数需要设置，其中有一个参数`ngram_range=(1,2)`，这个参数跟提取出的特征有关，其中1代表最小连续单词数，2代表最大连续单词数，解释就上下面的例子：  
`我爱网易食堂 – > 我，爱，网易，食堂 – > 我，爱，我爱，网易，爱网易，网易，网易食堂`  
分词后的单词可以连续的再组成一个新的单词作为特征，在利用TfidfVectorizer计算这个新单词的TF-IDF值，这样就可以作为特征值使用，把所有的数据处理后就是如下的矩阵：  
 R m ∗ ( n + 1 ) = a 11 a 12 ⋯ a 1 n b 1 a 21 a 22 ⋯ a 2 n b 2 ⋮ ⋯ ⋱ ⋮ ⋮ a m 1 a m 2 ⋯ a m n b m \\begin\{aligned\} \\mathbb\{R\}^\{m\*(n+1)\}=\\begin\{array\} \{|ccccc|\} a\_\{11\}&a\_\{12\}&\\cdots&a\_\{1n\}&b\_1\\\\ a\_\{21\}&a\_\{22\}&\\cdots&a\_\{2n\}&b\_2\\\\ \\vdots&\\cdots&\\ddots&\\vdots&\\vdots\\\\ a\_\{m1\}&a\_\{m2\}&\\cdots&a\_\{mn\}&b\_m\\\\ \\end\{array\} \\end\{aligned\} Rm∗(n\+1)=a11a21⋮am1a12a22⋯am2⋯⋯⋱⋯a1na2n⋮amnb1b2⋮bm  
其中 m = 9947 ， n = 15547 m=9947，n=15547 m=9947，n=15547。

##### 模型预测 #####

拿训练的数据集来预测，训练好了模型之后开始用模型来预测训练集，了解预测的情况、准确率等等。

### 代码 ###

import pandas as pd
    import numpy as np
    import jieba
    import jieba.analyse
    from sklearn.feature_extraction.text import  TfidfTransformer,TfidfVectorizer
    from sklearn.metrics import mean_squared_error
    from scipy.sparse import csr_matrix, hstack
    from sklearn.metrics import f1_score,accuracy_score,classification_report
    import sklearn.metrics as metrics
    from sklearn.preprocessing import LabelEncoder
    from collections import Counter
    import pickle as pk
    from sklearn.linear_model import LogisticRegression
    from sklearn.model_selection import train_test_split
    from sklearn.naive_bayes import MultinomialNB
    from sklearn.cross_validation import cross_val_score
    
    # 数据路径
    testFile="D:\\Data\\opinion_analyse\\test_public\\test_public.csv"
    trainFile="D:\\Data\\opinion_analyse\\train\\train.csv"
    
    subjectList=["动力","价格","内饰","配置","安全性","外观","操控","油耗","空间","舒适性"]
    
    
    def micro_avg_f1(y_true, y_pred):
        return metrics.f1_score(y_true, y_pred, average='micro')
    
    punct = set(u''':!),.:;?]}¢'"、。〉》」』】〕〗〞︰︱︳﹐､﹒
    ﹔﹕﹖﹗﹚﹜﹞！），．：；？｜｝︴︶︸︺︼︾﹀﹂﹄﹏､～￠
    々‖•·ˇˉ―--′’”([{£¥'"‵〈《「『【〔〖（［｛￡￥〝︵︷︹︻
    ︽︿﹁﹃﹙﹛﹝（｛“‘-—_…''')
    
    def processing_data(data):
        wordList = jieba.cut(data)
        resultOne = [word for word in list(wordList) if word not in punct]
        return ' '.join(resultOne)
    
    def get_data():
        train = pd.read_csv(trainFile)
        test = pd.read_csv(testFile)
        
        content = test['content']   # 测试数据集的正文
        
        lbl =  LabelEncoder()  # 用来将数据数值化
        # lbl.fit(train['subject'])      # 获取所有的subject
        lbl.fit(subjectList)
        nb_classes = len(list(lbl.classes_))  # 将subject 归并
        pk.dump(lbl, open('label_encoder.sav','wb'))  # 将数据序列化到磁盘中
    
        subject = lbl.transform(train['subject'])    # 数值化后的数字 输出给 subject，已经转化为class，然后把 替换为数值
    
        sentiment_value = []            # 情感值
        for i in list(train['sentiment_value']):
            sentiment_value.append(i)
    
        subject_num= []                 # 主题
        for i in subject:
            subject_num.append(i)
    
        #print(np.array(sentiment_value).reshape(-1,1)[:,0])
        data = pd.concat([train, test])   # 数据结果合并在一起，这个合并，两者有共同的列名就叠加在一起，不同的列名都算作不同列，没有数据的填NAN
        
        return data,train.shape[0],np.array(sentiment_value).reshape(-1,1)[:,0],test['content_id'],test['content'],np.array(subject_num).reshape(-1,1)[:,0]
         # .shape[0]  取行数
    
    
    def pre_process():
      
        data,train_row_num,y,content_id,content,subject_value = get_data()
        print('train_row_num=',train_row_num)
        print("-------------")
    
        data['cut_comment'] = data['content'].map(processing_data)  # 分词
        
        print('TfidfVectorizer')
        tf = TfidfVectorizer(min_df=3,max_df= 0.001,max_features=None,ngram_range=(1,2),analyzer='word')   #  按照字符来做特征，最大范围是两个字符，最小是一个字符
        discuss_tf = tf.fit_transform(data['cut_comment'])
        return discuss_tf[:train_row_num],discuss_tf[train_row_num:],y,content_id,content,subject_value       
        
        #  nrw_train ： 表示 训练集的行数，也就是记录个数
    
    
    #预处理
    train,test,sentiment_value,content_id,content,subject_value= pre_process()
    
    xtrain, xvalid, ytrain, yvalid = train_test_split(train, subject_value, stratify=subject_value, random_state=42,test_size=0.3, shuffle=True)
    
    print('xtrain.shape=',xtrain.shape)
    model_NB = MultinomialNB(alpha=1.0, class_prior=None, fit_prior=True)
    model_NB.fit(xtrain, ytrain)  #特征数据直接灌进来
    result = model_NB.predict(xtrain)
    
    num=0
    for i in range(result.shape[0]):
        if result[i] == ytrain[i]:
            num+=1
    
    print('num=',num,'rowNum=',len(result),"pre=",(num/len(result)))
    print(res[:2])
    print(ytrain[:2])
    
    #print("多项式贝叶斯分类器20折交叉验证得分: ", np.mean(cross_val_score(model_NB, xtrain, ytrain, cv=20, scoring='roc_auc')))

### 参考博客 ###

[BCDI2018-汽车行业用户观点主题及情感识别][Link 1]  
[数据集][Link 2]  
[scikit-learn 朴素贝叶斯类库使用小结][scikit-learn]  
[朴素贝叶斯的三个常用模型：高斯、多项式、伯努利][Link 3]  
数据集也可以去官网下，官网就是第一个链接。

[Link 1]: https://www.datafountain.cn/competitions/310/details/data-evaluation
[Link 2]: https://download.csdn.net/download/randompeople/10854556
[scikit-learn]: https://www.cnblogs.com/pinard/p/6074222.html
[Link 3]: https://www.letiantian.me/2014-10-12-three-models-of-naive-nayes/