Python数据预处理——格式转换及抽取数据文本信息

旧城等待， 2022-10-19 12:48 246阅读 0赞

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# 1. 数据预处理简介 #

## 1.1 什么是数据预处理 ##

数据预处理简单来说就是：将**原始数据**装进一个预处理的黑匣子之后，产生出**高质量数据**，用来**适应**相关技术或算法模型。

*  将原始数据直接进行分类模型训练，由于原始数据存在许多干扰项，**分类器准确率和召回率都比较低**。
 *  将原始数据放进预处理黑匣子后，会自动**过滤**掉干扰数据，并且会按照规约的方法体现每个词特征的重要性，然后将词特征**压缩变换**在数值型矩阵中，再通过分类器就会取得不错的效果，可以进行工程应用。
    
    **预处理前：** 不完整、偏态、噪声、特征比重、特征维度、缺失值、错误值等问题；  
    **预处理后：** 存在完整、正态、干净、特征合适、特征维度合理、无缺失值等优点

## 1.2 预处理流程 ##

*  **数据清理**  
    通过**填写缺失值**、**光滑噪声数据**、**识别或删除离群点**并解决不一致性来清理数据。  
    目标：格式标准化、异常数据清理、错误纠正、重复数据的清除。
 *  **数据集成**  
    将数据由多个数据源合并成一个一致的数据存储，如数据仓库。
 *  **数据变换**  
    通过平滑聚集、数据概化、规范化等方式将数据转换成适用于的形式。如把数据压缩到0.0-1.0数值区间。
 *  **数据归约**  
    往往数据量非常大，得到数据集的规约表示，它小得多，但仍接近保持原数据的完整性，结果与规约前结果相同或几乎相同。

# 2. Python数据预处理之抽取文本信息 #

## 2.1 常见数据类型与数据采集 ##

### 2.1.1 结构化数据 ###

*  数据特点：关系模型数据，关系数据库表示。
 *  例子：如MySQL、Oracle、SQL Server等。
 *  应用场景：数据库、系统网站、数据备份、ERP等。
 *  数据采集：DB导出、SQL等方式。

### 2.1.2 半结构化数据 ###

*  数据特点：非关系模型数据，有一定的格式。
 *  常见格式：如Email、HTML、XML、JSON等。
 *  应用场合：邮件系统、档案系统、新闻网站等。
 *  数据采集：网络爬虫、数据解析等方式。

### 2.1.3 非结构化数据 ###

*  数据特点：没有固定格式的数据。
 *  常见格式：Word、PDF、PPT、图片、音视频等。
 *  应用场合：图片识别、人脸识别、医疗影像、文本分析等。
 *  数据采集：网络爬虫、数据存档等方式。

## 2.2 文本抽取问题 ##

*  格式转换后，识别乱码较多
 *  不支持或限制支持批量处理
 *  格式转换后的txt文件存在编码问题
 *  生成目标文件标题跟原标题不一致
 *  操作不够灵活便捷

功能设计：

*  支持PDF/Word等转TXT
 *  自动过滤不符合指定格式的文件
 *  生成的目标文件与原文件目录一致
 *  生成文档采用统一的编码格式保存（如：UTF-8）
 *  支持默认保存路径和自定义保存路径

## 2.3 Word转TXT算法实现 ##

**算法思路：**

*  定义文件路径和转存路径：split
 *  修改新的文件名：fnmatch
 *  设置完整的保存路径：join
 *  启动应用程序格式转换：Dispatch
 *  保存文本：SaveAs

# coding=utf-8
    # Word文档信息提取
    import fnmatch
    import os
    from win32com import client as wc
    from win32com.client import Dispatch
    
    """ 功能描述：word文件转存txt，默认保存在根目录下，支持自定义 参数描述：1.filePath：文件路径；2.savePath：保存路径 """
    def wordtotxt(filePath, savePath=''):
        # 1.切分文件路径为文件目录和文件名
        dirs, filename = os.path.split(filePath)
        # print(dirs, '\n', filename)
        # 2.修改切分后的文件后缀
        new_name = ""
        if fnmatch.fnmatch(filename, '*.doc'):
            new_name = filename[:-4]+'.txt'
        elif fnmatch.fnmatch(filename, '*.docx'):
            new_name = filename[:-5]+'.txt'
        else:
            print('格式不正确，仅支持doc/docx格式！')
            return
    
        # 3.设置新的文件保存路径
        if savePath=='':
            savePath = dirs
        else:
            savePath = savePath
        word2txtPath = os.path.join(savePath, new_name)
        print('--->', word2txtPath)
    
        # 4.加载文件提取的处理程序 word-->txt
        wordapp = wc.Dispatch('Word.Application')
        mytxt = wordapp.Documents.Open(filePath)
    
        # 5.保存文本信息
        mytxt.SaveAs(word2txtPath, 4)   # 参数4代表抽取文本
        mytxt.Close()
    
    
    if __name__ ==  '__main__':
        # 获取绝对路径
        filePath = os.path.abspath(r'test.docx')
        filePath2 = os.path.abspath(r'PCB线路板的组成及部分主要功能.doc')
        wordtotxt(filePath)
        wordtotxt(filePath2)

test.docx：  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3VzZXJuYW1lNjY2_size_16_color_FFFFFF_t_70]  
PCB线路板的组成及部分主要功能.doc：  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3VzZXJuYW1lNjY2_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]  
效果：  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3VzZXJuYW1lNjY2_size_16_color_FFFFFF_t_70 2]  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3VzZXJuYW1lNjY2_size_16_color_FFFFFF_t_70 3]

## 2.4 PDF转TXT算法实现 ##

**算法思路：**

*  定义文件路径和转存路径：split
 *  修改新的文件名：fnmatch
 *  设置完整的保存路径：join
 *  启动应用程序格式转换：Dispatch
 *  保存文本：SaveAs

# coding=utf-8
    # PDF文档信息提取
    
    import os, fnmatch
    from win32com import client as wc
    from win32com.client import Dispatch
    
    
    """ 功能描述：pdf文件转存txt，默认保存在根目录下，支持自定义 参数描述：1.filePath：文件路径；2.savePath：保存路径 """
    def pdftotxt(filePath, savePath = ""):
        # 1.切分文件路径为文件目录和文件名
        dirs, filename = os.path.split(filePath)
        # print(dirs, '\n', filename)
        # 2.修改切分后的文件后缀
        new_name = ""
        if fnmatch.fnmatch(filename, '*.pdf') or fnmatch.fnmatch(filename, '*.PDF'):
            # 截取至倒数第4位
            new_name = filename[:-4] + '.txt'
        else:
            print('格式不正确，仅支持pdf格式！')
            return
    
        # 3.设置新的文件保存路径
        if savePath == '':
            savePath = dirs
        else:
            savePath = savePath
        pdf2txtPath = os.path.join(savePath, new_name)
        print('--->', pdf2txtPath)
    
        # 4.加载文件提取的处理程序 word-->txt
        wordapp = wc.Dispatch('Word.Application')
        mytxt = wordapp.Documents.Open(filePath)
    
        # 5.保存文本信息
        mytxt.SaveAs(pdf2txtPath, 4)  # 参数4代表抽取文本
        mytxt.Close()
    
    
    if __name__ == '__main__':
        # 获取绝对路径
        filePath = os.path.abspath(r'test.docx')
        filePath2 = os.path.abspath(r'PCB线路板的组成及部分主要功能.doc')
        filePath3 = os.path.abspath(r'test.pdf')
        pdftotxt(filePath)
        pdftotxt(filePath2)
        pdftotxt(filePath3)

执行效果：

格式不正确，仅支持pdf格式！
    格式不正确，仅支持pdf格式！
    ---> E:\pythonProject\DataProcess\test.txt

## 2.5 文本抽取工具与编码 ##

**算法思路：**

*  定义文件夹路径和转存路径：split
 *  修改新的文件名：TranType(filename, typename)、fnmatch
 *  设置完整的保存路径：join
 *  启动应用程序格式转换：Dispatch
 *  保存文本：SaveAs

# coiding=utf8
    
    """ 多格式文档文本抽取工具 """
    
    import os, fnmatch
    from win32com import client as wc
    from win32com.client import Dispatch
    
    """ 功能描述：抽取多文档文本，默认保存在根目录下，支持自定义 参数描述：1.filePath：文件路径；2.savePath：保存路径 """
    def filetotxt(filePath, savePath=""):
        # 1.切分文件路径为文件目录和文件名
        dirs, filename = os.path.split(filePath)
        # print(dirs, '\n', filename)
        # 2.修改切分后的文件后缀
        typename = os.path.splitext(filename)[-1].lower() # 获得文件后缀
        new_name = tranType(filename, typename)
        # 3.设置新的文件保存路径
        if savePath == '':
            savePath = dirs
        else:
            savePath = savePath
        new2txtPath = os.path.join(savePath, new_name)
        print('--->', new2txtPath)
    
        # 4.加载文件提取的处理程序 word-->txt
        wordapp = wc.Dispatch('Word.Application')
        mytxt = wordapp.Documents.Open(filePath)
    
        # 5.保存文本信息
        mytxt.SaveAs(new2txtPath, 4)  # 参数4代表抽取文本
        mytxt.Close()
    
    
    """ 功能描述：根据文件后缀修改文件名 参数描述：1.filename：文件路径；2.typename：文件后缀 返回参数：new_name 返回修改后新的文件名 """
    def tranType(filename, typename):
        new_name = ''
        if typename == '.pdf': # pdf-->txt
            if fnmatch.fnmatch(filename, '*.pdf'):
                new_name = filename[:-4] + '.txt'
            else: return
        elif typename == ".doc" or typename == ".docx": # word-->txt
            if fnmatch.fnmatch(filename, '*.doc'):
                new_name = filename[:-4] + '.txt'
            elif fnmatch.fnmatch(filename, '*.docx'):
                new_name = filename[:-5] + '.txt'
            else: return
        else:
            print('警告：\n 您输入【',typename,'】不合法，本抽取工具仅支持doc/docx/pdf格式文件，请输入正确格式')
            return
        return new_name
    
    if __name__ == '__main__':
        # 获取绝对路径
        filePath = os.path.abspath(r'test2.docx')
        filePath2 = os.path.abspath(r'PCB线路板的组成及部分主要功能.doc')
        filePath3 = os.path.abspath(r'test.pdf')
        filetotxt(filePath)
        filetotxt(filePath2)
        filetotxt(filePath3)

---> E:\pythonProject\DataProcess\test2.txt
    ---> E:\pythonProject\DataProcess\PCB线路板的组成及部分主要功能.txt
    ---> E:\pythonProject\DataProcess\test.txt

## 2.6 Excel转TXT ##

# encoding: utf-8
    import xlwt
    import xlrd
    
    """ txt文件转换为excel文件（.xls/.xlsx） filename：txt文本文件名称 xlsname：转换后的excel文件名 """
    def txt_xls(filename, xlsname):
        try:
            # 打开txt文本进行读取
            f = open(filename)
            xls = xlwt.Workbook()
            # 生成excel的方法，声明excel
            sheet = xls.add_sheet('Sheet1', cell_overwrite_ok=True)
            x = 0 # excel开始写的位置
            # 循环，读取文本中的所有内容
            while True:
                # 按行循环，读取文本文件
                line = f.readline()
                if not line:
                    break  # 如果没有内容，则退出循环
                for i in range(len(line.split(','))):
                    item = line.split(',')[i]
                    sheet.write(x, i, item) # x表示行，i表示列
                x += 1 # excel另起一行
            f.close()
            xls.save(xlsname) # 保存xls文件
        except:
            raise
    
    """ 返回一行数据 row_data：行数据 """
    def row2str(row_data):
        try:
            values = ""
            for i in range(len(row_data)):
                if i == len(row_data) - 1:
                    values = values + str(row_data[i])
                else:
                    # 使用英文逗号作为分隔符
                    values = values + str(row_data[i]) + ","
            return values
        except:
            raise
    
    
    """ excel文件转换为txt文件 xls_name：excel文件名称 txt_name：txt文件名称 """
    def xls_txt(xls_name, txt_name):
        try:
            # 创建工作簿对象
            wb = xlrd.open_workbook(xls_name)
            # 文件读写方式为追加
            file = open(txt_name, "a")
            sheet = wb.sheets()[0] # 获取第一个工作表
            # 获取工作表的行数
            rows = sheet.nrows
            # 获取工作表的列数
            col_cnt = sheet.ncols
            # 跳过第一行
            for i in range(1, rows):
                row_data = sheet.row_values(i)
                # 将行数据转成字符串
                row_values = row2str(row_data)
                # 将字符串写入新文件，每行结束则换行
                file.writelines(row_values + "\r")
            # 关闭写入的文件
            file.close()
        except:
            pass
    
    
    if __name__ == '__main__':
        xls_name = 'LOL英雄.xls'
        txt_name = 'test.txt'
        xls_txt(xls_name, txt_name)
        filename = "test.txt"
        xlsname  = "test.xls"
        txt_xls(filename, xlsname)

LOL英雄.xls：  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3VzZXJuYW1lNjY2_size_16_color_FFFFFF_t_70 4]  
执行效果：  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3VzZXJuYW1lNjY2_size_16_color_FFFFFF_t_70 5]  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3VzZXJuYW1lNjY2_size_16_color_FFFFFF_t_70 6]

## 2.7 遍历读取文件 ##

**算法思路：**

*  遍历文件的类TraversalFun：TraversalDir、AllFiles
 *  遍历目录文件TraversalDir：AllFiles(self.rootDir)
 *  递归遍历文件AllFiles：AllFiles(self, rootDir)
 *  判断是否为文件isfile：打印出文件名
 *  判断是否是目录isdir：递归遍历

# coding=utf8
    
    """ 遍历目录文件，打印出所有文件的完整路径 """
    
    # 遍历目录处理子文件
    import os, time
    
    
    class TraversalFun():
        # 1.初始化，rootDir目录文件路径
        def __init__(self, rootDir):
            self.rootDir = rootDir
    
        # 2.遍历目录文件
        def TraversalDir(self):
            TraversalFun.AllFiles(self, self.rootDir)
    
        # 3.递归算法遍历所有文件，并打印文件名（非目录文件）
        def AllFiles(self, rootDir):
            # 获取根目录下所有文件
            for lists in os.listdir(rootDir):
                path = os.path.join(rootDir, lists)
                print(path)
    
    
    if __name__ == '__main__':
        time_start = time.time()
        rootDir = r"."
        tra = TraversalFun(rootDir)
        tra.TraversalDir()
        time_end = time.time()
        print('totally cost', (time_end - time_start), 's')

执行结果：

.\.idea
    .\ConvFormat.py
    .\ExtractTxt.py
    .\new_
    .\PCB线路板的组成及部分主要功能.doc
    .\PCB线路板的组成及部分主要功能.txt
    .\pdf2txt.py
    .\test.pdf
    .\test.py
    .\test.txt
    .\test2.docx
    .\test2.xls
    .\TraverFiles.py
    .\word2txt.py
    .\__pycache__
    .\~$test2.docx
    totally cost 0.0 s

## 2.8 实战案例：遍历文本，批量抽取文本内容 ##

**算法思路：**

*  引用外部文本抽取模块：import ExtractTxt as ET
 *  参数方法使用：TraversalFUn(rootDir, ET.Files2Txt, saveDir)
 *  创建保存根目录：os.path.abspath
 *  递归遍历文件：func(path, save\_dir)

# coding=utf8
    
    """ 批量抽取新闻文本信息（3类90条） """
    
    import os, time
    from _ctypes_test import func
    
    import ExtractTxt as ET
    
    """ 功能描述：遍历目录处理子文件，抽取其文本 参数描述：1.rootDir：根目录，2.func：方法参数，3.saveDir：保存路径 """
    class TraversalFun():
        # 1.初始化，rootDir目录文件路径
        def __init__(self, rootDir, func=None, saveDir=''):
            self.rootDir = rootDir # 目录文件夹路径
            self.func = func       # 方法参数，实现文本提取
            self.saveDir = saveDir # 文件夹保存路径
    
        # 2.遍历目录文件
        def TraversalDir(self):
            # 切分文件目录和文件名
            dirs, filename = os.path.split(self.rootDir)
            # 保存目录
            save_dir = ""
            if self.saveDir == "":
                save_dir = os.path.abspath(os.path.join(dirs, "new_"+filename))
            else:
                save_dir = self.saveDir
    
            # 创建保存路径
            if not os.path.exists(save_dir):
                # 不存在则创建
                os.makedirs(save_dir)
            print("保存目录：\n", save_dir)
    
            # 遍历文件，抽取txt文本内容
            TraversalFun.AllFiles(self, self.rootDir, save_dir)
    
        # 3.递归算法遍历所有文件，并打印文件名（非目录文件）
        def AllFiles(self, rootDir, save_dir=''):
            # 获取根目录下所有文件
            for lists in os.listdir(rootDir):
                path = os.path.join(rootDir, lists)
                # 核心算法，对文件类型信息抽取并保存
                if os.path.isfile(path):
                    self.func(os.path.abspath(path), os.path.abspath(save_dir))
                # 递归遍历目录
                if os.path.isdir(path):
                    newsave_dir = os.path.join(save_dir, lists)
                    if not os.path.exists(newsave_dir):
                        # 不存在则创建
                        os.mkdir(newsave_dir)
                    TraversalFun.AllFiles(self, path, newsave_dir)
    
    # 主函数设置
    if __name__ == '__main__':
        time_start = time.time()
        saveDir = r'E:' # 自定义保存路径
        rootDir = r"."
        tra = TraversalFun(rootDir, ET.filetotxt, saveDir)
        tra.TraversalDir()
        time_end = time.time()
        print('totally cost', (time_end - time_start)*1000, 'ms')

--------------------

**参考文章：**

*  [https://cloud.tencent.com/developer/article/1194468][https_cloud.tencent.com_developer_article_1194468]
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[https_www.imooc.com_learn_1105]: https://www.imooc.com/learn/1105
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