实验目的

1. 学习如何读取一个文件
2. 学习如何使用DataFrame
3. 学习jieba中文分词组件及停用词处理原理
4. 了解Jupyter Notebook

概念

中文分词

在自然语言处理过程中，为了能更好地处理句子，往往需要把句子拆开分成一个一个的词语，这样能更好的分析句子的特性，这个过程叫就叫做分词。由于中文句子不像英文那样天然自带分隔，并且存在各种各样的词组，从而使中文分词具有一定的难度。

不过，中文分词并不追求完美，而是通过关键字识别技术，抽取句子中最关键的部分，从而达到理解句子的目的。

工具

Jupyter Notebook

Jupyter Notebook是一个交互式的笔记本工具，重点有两点
– “交互式” 让你随时随时运行并暂存结果，
– “笔记本” 记录你的研究过程

想象一下，在这之前你是如何使用Python的？

• 用一切可能的文本编辑工具编写代码
• 然后运行python xxx.py调试
• 当你写了一个9W条数据的处理程序之后，跑到一半报个错，又得重头开始
• 画图基本靠脑补

有了JN之后，你可以：

• 直接在网页上编写代码
• 按Shift + Enter立即执行当前Cell的代码段
• Cell执行后的变量仍然生存，可以在下一个Cell继续使用，所以，我用第一个Cell加载9W条数据，第二个Cell开始预处理，第三个Cell进行运算等等
• 直接在网页上画出图片，即时调整参数Shift+Enter预览，麻麻再也不用担心我写错代码，美滋滋 ~~~

jieba

jieba模块安装请参见官方说明

jieba 是一个python实现的中文分词组件，在中文分词界非常出名，支持简、繁体中文，高级用户还可以加入自定义词典以提高分词的准确率。

它支持三种分词模式

• 精确模式：试图将句子最精确地切开，适合文本分析；
• 全模式：把句子中所有的可以成词的词语都扫描出来, 速度非常快，但是不能解决歧义；
• 搜索引擎模式：在精确模式的基础上，对长词再次切分，提高召回率，适合用于搜索引擎分词。

另外它还自带有关键词摘取算法。

• 基于 TF-IDF 算法的关键词抽取
• 基于 TextRank 算法的关键词抽取

pandas

pandas 是基于NumPy 的大数据处理工具，基本数据结构有（二维表）DataFrame,（一维数组）Series。

本次实验中，我们主要使用pandas的DataFrame，加载、保存csv数据源，处理数组进行去重、统计。

数据

实验数据为百度随意打开的新闻，请读者自行按下表格式准备

本文使用的数据截图

思路（伪代码）

1. 读取数据源
2. 加载停用词库
3. 循环对每一篇文章进行分词
   • 普通分词，需要手工进行停用词过滤
   • TF-IDF关键词抽取，需要使用停用词库
   • textrank关键词抽取，只取指定词性的关键词
4. 对结果进行词频统计
5. 输出结果到csv文件

实验代码

第一行将代码标记为utf-8编码，避免出现处理非ascii字符时的错误

# -*- coding: UTF-8 -*-

载入需要用到的模块，as是给模块取个别名，输入的时候不用输那么长的单词。

嗯，反正你别问我为什么不给jieba取别名

import numpy as np
import pandas as pd
import jieba
import jieba.analyse
import codecs

默认情况下，pd显示的文本长度为50，超出部分显示为省略号，我们修改一下，以方便观察数据（文章内容）

#设置pd的显示长度
pd.set_option('max_colwidth',500)

读取我们的实验数据，将所有列设置为string，编码指定utf-8，第一行为列头

#载入数据
rows=pd.read_csv('datas1.csv', header=0,encoding='utf-8',dtype=str)

我们直接在下一个Cell中输入变量rows，观察载入的结果

加载后的数据

对于普通分词，我们需要将停用词载入到一个数组中，在分词后逐一比较关键词是否为停用词

stopwords = [line.strip() for line in codecs.open('stoped.txt', 'r', 'utf-8').readlines()] 

对于TF-IDF，我们只需要告诉组件停用词库，它将自己载入词库并使用它

#载入停用词
jieba.analyse.set_stop_words('stoped.txt')

接下来我们就要对所有文章进行分词了，先声明一个数组，用于保存分词后的关键字，此数组每行保存一个关键字对象。

关键字对象有两个属性：

• word: 关键字本身
• count : 永远为1，用于后面统计词频

# 保存全局分词，用于词频统计
segments = []

普通分词及停用词判断

for index, row in rows.iterrows():
    content = row[2]
    #TextRank 关键词抽取，只获取固定词性
    words = jieba.cut(content)
    splitedStr = ''
    for word in words:
        #停用词判断，如果当前的关键词不在停用词库中才进行记录
        if word not in stopwords:
            # 记录全局分词
            segments.append({'word':word, 'count':1})
            splitedStr += word + ' '

Text Rank 关键词抽取

for index, row in rows.iterrows():
    content = row[2]
    #TextRank 关键词抽取，只获取固定词性
    words = jieba.analyse.textrank(content, topK=20,withWeight=False,allowPOS=('ns', 'n', 'vn', 'v'))
    splitedStr = ''
    for word in words:
        # 记录全局分词
        segments.append({'word':word, 'count':1})
        splitedStr += word + ' '

观察分词后的关键字，发现全是utf-8编码后的文字，暂时不管，我们先将这个数组转换为DataFrame对象，调用groupby方法和sum方法进行统计汇总。

# 将结果数组转为df序列
dfSg = pd.DataFrame(segments)

# 词频统计
dfWord = dfSg.groupby('word')['count'].sum()

输出结果

#导出csv
dfWord.to_csv('keywords.csv',encoding='utf-8')

导出的数据结果

完整代码

# -*- coding: UTF-8 -*-
import numpy as np
import pandas as pd
import jieba
import jieba.analyse
import codecs

#设置pd的显示长度
pd.set_option('max_colwidth',500)

#载入数据
rows=pd.read_csv('datas1.csv', header=0,encoding='utf-8',dtype=str)

segments = []
for index, row in rows.iterrows():
    content = row[2]
    #TextRank 关键词抽取，只获取固定词性
    words = jieba.analyse.textrank(content, topK=50,withWeight=False,allowPOS=('ns', 'n', 'vn', 'v'))
    splitedStr = ''
    for word in words:
        # 记录全局分词
        segments.append({'word':word, 'count':1})
        splitedStr += word + ' '
dfSg = pd.DataFrame(segments)

# 词频统计
dfWord = dfSg.groupby('word')['count'].sum()
#导出csv
dfWord.to_csv('keywords.csv',encoding='utf-8')

总结

分词算法

本次实验，我们学习了如何使用jieba模块进行中文分词与关键字提取，结果各有千秋:

• 普通分词：需要手工过滤停用词、无意义词、电话号码、符号等，但能较为全面的保留所有关键字。
• TF-IDF：停用词过滤有限，也需要手工处理部分数字、符号；它通过词频抽取关键字，对同一篇文章的词频统计不具有统计意义，多用于宏观上的观测。
• Text Rank: 大概效果同TF-IDF，通过限定词性过滤无关字符，能得到较为工整的关键字结果。

结论

总之，我们应根据我们的目标去选择适当的分词方法。

• 对某一篇文章进行关键字Map，我们选择普通分词，并自行过滤关键词，或添加自定义词库。
• 对采集的一批样本进行关键字分析，我们可以选择TF-IDF，对所有的关键字进行词频统计，并绘制出关键字云图。
• 如果我们要分析一批样本中用户的分类，用户的行为，用户的目的，我们可以选择TextRank抽取指定词性的关键字进行统计分析。

引用

jieba 开源仓库 https://github.com/fxsjy/jieba

下期预告

Python大数据：商品评论的情感倾向分析