文本表征:SoW、BoW、TF-IDF碳柱、Hash Trick捡絮、doc2vec、DBoW莲镣、DM

一福稳、文本特征

(一)基本文本特征提取

  • 詞語(yǔ)數(shù)量
    常,負(fù)面情緒評(píng)論含有的詞語(yǔ)數(shù)量比正面情緒評(píng)論更多瑞侮。
  • 字符數(shù)量
    常的圆,負(fù)面情緒評(píng)論含有的字符數(shù)量比正面情緒評(píng)論更多。
  • 平均詞匯長(zhǎng)度
    平均詞匯長(zhǎng)度=所有單詞長(zhǎng)度/單詞個(gè)數(shù)半火。
  • 停用詞數(shù)量
    有時(shí)越妈,計(jì)算停用詞的數(shù)量可以提供去除停用詞后失去的額外信息。
  • 特殊字符數(shù)量
    如"#"钮糖、"@"等的數(shù)量梅掠。
  • 數(shù)字的數(shù)量
    并不常用,但在相似任務(wù)中常比較有用店归。
  • 大寫單詞的數(shù)量
    ......

(二)文本的預(yù)處理

小寫轉(zhuǎn)換阎抒、去除標(biāo)點(diǎn)符號(hào)、停用詞去除消痛、常見(jiàn)詞去除且叁、稀缺詞去除、拼寫校對(duì)秩伞、分詞逞带、詞干提取、詞性還原 ......
詞形還原(lemmatization)纱新,是把一個(gè)任何形式的語(yǔ)言詞匯還原為一般形式掰担;而詞干提取(stemming)是抽取詞的詞干或者詞根形式,不一定能夠表達(dá)完整語(yǔ)義怒炸。

(三)高級(jí)文本處理

  • N-grams
    若太短带饱,則無(wú)法捕獲重要信息;若太長(zhǎng)阅羹,則捕獲的信息基本是一樣的勺疼,沒(méi)有差異性。
  • 詞頻TF
  • 反轉(zhuǎn)文檔頻率IDF
  • 詞頻-反轉(zhuǎn)文檔頻率TF-IDF
  • 詞集模型SoW捏鱼、詞袋模型BoW
  • 評(píng)測(cè)情感
    例如使用NLTK自帶方法执庐。
  • 詞向量
  • 文本向量
    ......

二、SoW & BoW

當(dāng)將文本表示為詞相關(guān)的向量時(shí)导梆,向量的維度值為總詞匯數(shù)轨淌。
詞集模型(Set of Words, SoW)中迂烁,如果向量維度位置對(duì)應(yīng)的詞出現(xiàn)在文本中,則該處值為1递鹉,否則為0盟步。
除了考慮詞是否出現(xiàn)外,詞袋模型(Bag of Words, BoW)還考慮其出現(xiàn)次數(shù)躏结,即每個(gè)文本向量在其對(duì)應(yīng)詞處取值為該詞在文本中出現(xiàn)次數(shù)却盘,未出現(xiàn)則為0。
但是媳拴,用詞頻來(lái)衡量該詞的重要性是存在問(wèn)題的黄橘。比如"the",它的詞頻很高屈溉,但其實(shí)它沒(méi)有那么重要塞关。所以可以使用TF-IDF特征來(lái)統(tǒng)計(jì)修正詞頻。
修正后的向量依舊存在數(shù)據(jù)稀疏的問(wèn)題子巾,大部分值為0帆赢,常使用Hash Trick進(jìn)行降維。

(一) TF-IDF

TF-IDF是一種統(tǒng)計(jì)方法砰左,用以評(píng)估一字詞對(duì)于一個(gè)文件集或一個(gè)語(yǔ)料庫(kù)中的其中一份文件的重要程度匿醒。
字詞的重要性隨著它在文件中出現(xiàn)的次數(shù)成正比增加场航,但同時(shí)會(huì)隨著它在語(yǔ)料庫(kù)中出現(xiàn)的頻率成反比下降缠导。
TF(term frequency):詞在當(dāng)前文本中的詞頻;
IDF(inverse document frequency):包含該詞的文本在語(yǔ)料庫(kù)中出現(xiàn)頻率的倒數(shù)的對(duì)數(shù)溉痢,即:
IDF(x)=log{N \over N(x)}
其中僻造,N是語(yǔ)料庫(kù)中文本的總數(shù),N(x)是語(yǔ)料庫(kù)中包含詞x的文本的總數(shù)孩饼。
常見(jiàn)的IDF平滑公式之一:
IDF(x)=log{N+1 \over N(x)+1}+1
最終髓削,詞x的TF-IDF值:
TF{-}IDF(x)=TF(x)*IDF(x)

(二)Hash Trick

哈希函數(shù)h將第i個(gè)特征哈希到位置j,即h(i)=j镀娶。那么立膛,第i個(gè)原始特征的詞頻數(shù)值c(i)將會(huì)累積到哈希后的第j個(gè)特征的詞頻數(shù)值c'(j)上,即:c'(j)=\sum_{i\in J;h(i)=j}c(i)
其中J是原始特征的維度梯码。
但這樣做存在一個(gè)問(wèn)題宝泵,有可能兩個(gè)原始特征哈希后位置相同,導(dǎo)致詞頻累加后特征值突然變大轩娶。
為了解決這個(gè)問(wèn)題儿奶,出現(xiàn)了hash trick的變種signed hash trick,多了一個(gè)哈希函數(shù){\xi}:N{\rightarrow}{\pm}1鳄抒,此時(shí)闯捎,我們有:
c'(j)=\sum_{i\in J;h(i)=j}{\xi}(i)c(i)
這樣做的好處是椰弊,哈希后的特征值仍然是一個(gè)無(wú)偏的估計(jì),不會(huì)導(dǎo)致某些哈希位置的值過(guò)大瓤鼻。從實(shí)際應(yīng)用中來(lái)說(shuō)秉版,由于文本特征的高稀疏性,這么做是可行的娱仔。
注意hash trick降維后的特征已經(jīng)不知道其代表的特征和意義沐飘,所以其解釋性不強(qiáng)。
一般來(lái)說(shuō)牲迫,只要詞匯表的特征不至于太大耐朴,大到內(nèi)存不夠用,肯定是使用一般意義的向量化比較好盹憎。因?yàn)橄蛄炕姆椒ń忉屝院軓?qiáng)筛峭,我們知道每一維特征對(duì)應(yīng)哪一個(gè)詞,進(jìn)而我們還可以使用TF-IDF對(duì)各個(gè)詞特征的權(quán)重進(jìn)行修改陪每,進(jìn)一步完善特征的表示影晓。
而Hash Trick一般使用在大規(guī)模機(jī)器學(xué)習(xí)上。此時(shí)我們的詞匯量極大檩禾,使用向量化方法內(nèi)存可能不夠用挂签,而使用Hash Trick降維速度很快,降維后的特征仍然可以幫我們完成后續(xù)的分類和聚類工作盼产。當(dāng)然由于分布式計(jì)算框架的存在饵婆,其實(shí)一般我們不會(huì)出現(xiàn)內(nèi)存不夠的情況。因此戏售,實(shí)際工作中常常使用的都是特征向量化侨核。

三、doc2vec

(一)DBoW

Distributed Bag of Words(DBoW)在給定文檔向量的情況下預(yù)測(cè)文檔中一組隨機(jī)單詞的概率灌灾。和Skip-Gram很像搓译。
DBoW模型的輸入是文檔向量,預(yù)測(cè)的是該文檔中隨機(jī)抽樣的單詞锋喜。在SGD的每一次迭代中采樣一個(gè)文本窗口些己,再?gòu)脑撐谋敬翱谥须S機(jī)采樣一個(gè)詞,從而形成一個(gè)給定段落向量進(jìn)行詞預(yù)測(cè)的多分類的任務(wù)嘿般。

(二)DM

Distributed Memory(DM)在給定文檔向量和上下文的情況下預(yù)測(cè)單詞的概率段标。和CBoW很像。
DM模型在訓(xùn)練時(shí)博个,首先將每個(gè)文檔id和語(yǔ)料庫(kù)中的所有詞初始化為一個(gè)k維的向量怀樟,然后將文檔向量和上下文的向量輸入模型,隱藏層將這些向量進(jìn)行累加或取均值或拼接得到中間向量盆佣,作為輸出層softmax的輸入往堡。

(三)小結(jié)

不同的文檔具有不同的文檔向量械荷,但是不同文檔中的相同詞具有相同的詞向量。在一個(gè)文檔的訓(xùn)練過(guò)程中虑灰,文檔id保持不變吨瞎,共享著同一個(gè)文檔向量,相當(dāng)于在預(yù)測(cè)單詞的概率時(shí)穆咐,都利用了整個(gè)文檔的語(yǔ)義颤诀。
其主要優(yōu)點(diǎn)是文檔向量的獲取過(guò)程中,可以對(duì)沒(méi)有標(biāo)記的數(shù)據(jù)集進(jìn)行訓(xùn)練对湃。

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