NLP——新闻文本处理:TASK3 TF-IDF+机器学习分类器
在Task1中已经对最终得分表示F1-score有了部分介绍,这里给出TF-IDF的介绍以及机器学习分类器相关代码:
1.TF-IDF
一个词语在一篇文章中出现次数越多, 同时在所有文档中出现次数越少, 越能够代表该文章.这就是TF-IDF的含义.
应用实例:
http://www.ruanyifeng.com/blog/2013/03/tf-idf.html
2.文本表示方法
在机器学习算法的训练过程中,假设给定 N个样本,每个样本有 M个特征,这样组成了 N×M的样本矩阵,然后完成算法的训练和预测。同样的在计算机视觉中可以将图片的像素看作特征,每张图片看作hight×width×3的特征图,一个三维的矩阵来进入计算机进行计算。
但是在自然语言领域,上述方法却不可行:文本是不定长度的。文本表示成计算机能够运算的数字或向量的方法一般称为词嵌入(Word Embedding)方法。词嵌入将不定长的文本转换到定长的空间内,是文本分类的第一步。
One-hot
这里的One-hot与数据挖掘任务中的操作是一致的,即将每一个单词使用一个离散的向量表示。具体将每个字/词编码一个索引,然后根据索引进行赋值。
One-hot表示方法的例子如下:
句子1:我 爱 北 京 天 安 门
句子2:我 喜 欢 上 海
首先对所有句子的字进行索引,即将每个字确定一个编号:
{
'我': 1, '爱': 2, '北': 3, '京': 4, '天': 5,
'安': 6, '门': 7, '喜': 8, '欢': 9, '上': 10, '海': 11
}
在这里共包括11个字,因此每个字可以转换为一个11维度稀疏向量:
我:[1, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0]
爱:[0, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0]
...
海:[0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 1]
Bag of Words
Bag of Words(词袋表示),也称为Count Vectors,每个文档的字/词可以使用其出现次数来进行表示。
句子1:我 爱 北 京 天 安 门
句子2:我 喜 欢 上 海
直接统计每个字出现的次数,并进行赋值:
句子1:我 爱 北 京 天 安 门
转换为 [1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 0, 0, 0, 0]
句子2:我 喜 欢 上 海
转换为 [1, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 1, 1, 1]
在sklearn中可以直接CountVectorizer来实现这一步骤:
from sklearn.feature_extraction.text import CountVectorizer
corpus = [
'This is the first document.',
'This document is the second document.',
'And this is the third one.',
'Is this the first document?',
]
vectorizer = CountVectorizer()
vectorizer.fit_transform(corpus).toarray()
N-gram
N-gram与Count Vectors类似,不过加入了相邻单词组合成为新的单词,并进行计数。
如果N取值为2,则句子1和句子2就变为:
句子1:我爱 爱北 北京 京天 天安 安门
句子2:我喜 喜欢 欢上 上海
TF-IDF
TF-IDF 分数由两部分组成:第一部分是词语频率(Term Frequency),第二部分是逆文档频率(Inverse Document Frequency)。其中计算语料库中文档总数除以含有该词语的文档数量,然后再取对数就是逆文档频率。
TF(t)= 该词语在当前文档出现的次数 / 当前文档中词语的总数
IDF(t)= log_e(文档总数 / 出现该词语的文档总数)
3.sklearn程序实现
TF-IDF+岭分类
import pandas as pd
from sklearn.feature_extraction.text import TfidfVectorizer
from sklearn.linear_model import RidgeClassifier
from sklearn.linear_model.logistic import LogisticRegression
from sklearn.svm import SVC
from sklearn.metrics import f1_score
#TF-IDF+岭回归
train_df = pd.read_csv('train_set.csv', sep=' ', nrows=15000)
tfidf = TfidfVectorizer(ngram_range=(1,3), max_features=3000)
train_test = tfidf.fit_transform(train_df['text'])
clf = RidgeClassifier()
#clf=LogisticRegression()
#clf=SVC()
clf.fit(train_test[:10000], train_df['label'].values[:10000])
#用10000之前的作为训练,10000之后的做预测
val_pred = clf.predict(train_test[10000:])
print(f1_score(train_df['label'].values[10000:], val_pred, average='macro'))
程序为选取前15000个样本进行训练,最终得到结果为:0.8721
sklearn中封装好的各种算法使用前都要 fit
。
在TF-IDF中:
fit
:根据训练集生成词典和逆文档词频,由fit
方法计算每个特征的权重储存在model
的idf_
属性中。
transform
:使用fit
学习的词汇和文档频率,将文档转换为文档——词矩阵。
TF-IDF+LogisticRegression
import pandas as pd
from sklearn.feature_extraction.text import TfidfVectorizer
from sklearn.linear_model import RidgeClassifier
from sklearn.linear_model.logistic import LogisticRegression
from sklearn.svm import SVC
from sklearn.metrics import f1_score
#TF-IDF+岭回归
train_df = pd.read_csv('train_set.csv', sep=' ', nrows=15000)
tfidf = TfidfVectorizer(ngram_range=(1,3), max_features=3000)
train_test = tfidf.fit_transform(train_df['text'])
#clf = RidgeClassifier()
clf=LogisticRegression()
#clf=SVC()
clf.fit(train_test[:10000], train_df['label'].values[:10000])
#用10000之前的作为训练,10000之后的做预测
val_pred = clf.predict(train_test[10000:])
print(f1_score(train_df['label'].values[10000:], val_pred, average='macro'))
得到结果:0.84988
TF-IDF+SVM
import pandas as pd
from sklearn.feature_extraction.text import TfidfVectorizer
from sklearn.linear_model import RidgeClassifier
from sklearn.linear_model.logistic import LogisticRegression
from sklearn.svm import SVC
from sklearn.metrics import f1_score
#TF-IDF+岭回归
train_df = pd.read_csv('train_set.csv', sep=' ', nrows=15000)
tfidf = TfidfVectorizer(ngram_range=(1,3), max_features=3000)
train_test = tfidf.fit_transform(train_df['text'])
#clf = RidgeClassifier()
#clf=LogisticRegression()
clf=SVC()
clf.fit(train_test[:10000], train_df['label'].values[:10000])
#用10000之前的作为训练,10000之后的做预测
val_pred = clf.predict(train_test[10000:])
print(f1_score(train_df['label'].values[10000:], val_pred, average='macro'))
得到结果:
0.87618
TF-IDF+Xgboost
import pandas as pd
from xgboost import XGBClassifier
from sklearn.feature_extraction.text import TfidfVectorizer
from sklearn.linear_model import RidgeClassifier
from sklearn.linear_model.logistic import LogisticRegression
from sklearn.svm import SVC
from sklearn.metrics import f1_score
#TF-IDF+岭回归
train_df = pd.read_csv('train_set.csv', sep=' ', nrows=15000)
tfidf = TfidfVectorizer(ngram_range=(1,3), max_features=3000)
train_test = tfidf.fit_transform(train_df['text'])
#clf = RidgeClassifier()
#clf=LogisticRegression()
#clf=SVC()
xgbc = XGBClassifier()
xgbc.fit(train_test[:10000], train_df['label'].values[:10000])
#用10000之前的作为训练,10000之后的做预测
val_pred = xgbc.predict(train_test[10000:])
print(f1_score(train_df['label'].values[10000:], val_pred, average='macro'))
得到结果:0.8818