Python機器學習NLP自然語言處理基本操作電影影評分析
更新時間：2021年09月21日 15:25:18 作者：我是小白呀
本文是Python機器學習NLP自然語言處理系列文章，帶大家開啟一段學習自然語言處理 (NLP) 的旅程。本篇文章主要學習NLP自然語言處理基本操電影影評分析
概述
從今天開始我們將開啟一段自然語言處理 (NLP) 的旅程. 自然語言處理可以讓來處理, 理解, 以及運用人類的語言, 實現(xiàn)機器語言和人類語言之間的溝通橋梁.
RNN
RNN (Recurrent Neural Network), 即循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡. RNN 相較于 CNN, 可以幫助我們更好的處理序列信息, 挖掘前后信息之間的聯(lián)系. 對于 NLP 這類的任務, 語料的前后概率有極大的聯(lián)系. 比如: “明天天氣真好” 的概率 > “明天天氣籃球”.
權重共享
傳統(tǒng)神經(jīng)網(wǎng)絡:
RNN:
RNN 的權重共享和 CNN 的權重共享類似, 不同時刻共享一個權重, 大大減少了參數(shù)數(shù)量.
計算過程
計算狀態(tài) (State)
計算輸出:
LSTM
LSTM (Long Short Term Memory), 即長短期記憶模型. LSTM 是一種特殊的 RNN 模型, 解決了長序列訓練過程中的梯度消失和梯度爆炸的問題. 相較于普通 RNN, LSTM 能夠在更長的序列中有更好的表現(xiàn). 相比 RNN 只有一個傳遞狀態(tài) ht, LSTM 有兩個傳遞狀態(tài)： ct (cell state) 和 ht (hidden state).
階段
LSTM 通過門來控制傳輸狀態(tài)。
LSTM 總共分為三個階段:
- 忘記階段: 對上一個節(jié)點傳進來的輸入進行選擇性忘記
- 選擇記憶階段: 將這個階段的記憶有選擇性的進行記憶. 哪些重要則著重記錄下來, 哪些不重要, 則少記錄一些
- 輸出階段: 決定哪些將會被當成當前狀態(tài)的輸出
代碼
預處理
import pandas as pd
import re
from bs4 import BeautifulSoup
from sklearn.model_selection import train_test_split
import tensorflow as tf
# 停用詞
stop_words = pd.read_csv("data/stopwords.txt", index_col=False, quoting=3, sep="\n", names=["stop_words"])
stop_words = [word.strip() for word in stop_words["stop_words"].values]
# 用pandas讀取訓練數(shù)據(jù)
def load_data():
# 語料
data = pd.read_csv("data/labeledTrainData.tsv", sep="\t", escapechar="\\")
print(data[:5])
print("評論數(shù)量:", len(data))
return data
def pre_process(text):
# 去除網(wǎng)頁鏈接
text = BeautifulSoup(text, "html.parser").get_text()
# 去除標點
text = re.sub("[^a-zA-Z]", " ", text)
# 分詞
words = text.lower().split()
# 去除停用詞
words = [w for w in words if w not in stop_words]
return " ".join(words)
def split_data():
# 讀取文件
data = pd.read_csv("data/train.csv")
print(data.head())
# 實例化
tokenizer = tf.keras.preprocessing.text.Tokenizer()
# 擬合
tokenizer.fit_on_texts(data["review"])
# 詞袋
word_index = tokenizer.word_index
print(word_index)
print(len(word_index))
# 轉換成數(shù)組
sequence = tokenizer.texts_to_sequences(data["review"])
# 填充
character = tf.keras.preprocessing.sequence.pad_sequences(sequence, maxlen=200)
# 標簽轉換
labels = tf.keras.utils.to_categorical(data["sentiment"])
# 分割數(shù)據(jù)集
X_train, X_test, y_train, y_test = train_test_split(character, labels, test_size=0.2,
random_state=0)
return X_train, X_test, y_train, y_test
if __name__ == '__main__':
# #
# data = load_data()
# data["review"] = data["review"].apply(pre_process)
# print(data.head())
#
# # 保存
# data.to_csv("data.csv")
split_data()
主函數(shù)
import tensorflow as tf
from lstm_pre_processing import split_data
def main():
# 讀取數(shù)據(jù)
X_train, X_test, y_train, y_test = split_data()
print(X_train[:5])
print(y_train[:5])
# 超參數(shù)
EMBEDDING_DIM = 200 # embedding 維度
optimizer = tf.keras.optimizers.RMSprop() # 優(yōu)化器
loss = tf.losses.CategoricalCrossentropy(from_logits=True) # 損失
# 模型
model = tf.keras.Sequential([
tf.keras.layers.Embedding(73424, EMBEDDING_DIM),
tf.keras.layers.LSTM(200, dropout=0.2, recurrent_dropout=0.2),
tf.keras.layers.Dropout(0.2),
tf.keras.layers.Dense(64, activation="relu"),
tf.keras.layers.Dense(2, activation="softmax")
])
model.build(input_shape=[None, 20])
print(model.summary())
# 組合
model.compile(optimizer=optimizer, loss=loss, metrics=["accuracy"])
# 訓練
model.fit(X_train, y_train, validation_data=(X_test, y_test), epochs=2, batch_size=32)
# 保存模型
model.save("movie_model.h5")
if __name__ == '__main__':
# 主函數(shù)
main()
輸出結果:
2021-09-14 22:20:56.974310: I tensorflow/stream_executor/platform/default/dso_loader.cc:49] Successfully opened dynamic library libcudart.so.11.0
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73423
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28 873 438 389 41 23 19 56 122 9 253 27176
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1719 204 49 168 250 7355 1547 374 401 5415 24 1719
24 49 168 7355 1547 3610 21481 19800 123 204 49 168
1102 1547 656 213 5432 5183 61 4 66166 20 36 56
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2189 15 1855 615 400 5394 3797 23866 2892 481 2892 810
22020 17820 1 741 231 20 746 2028 1040 6089 816 5555
41772 1762 26 811 288 8 796 45]
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78 7644 1412 244 9287 7092 6374 2584 6183 3795 3080 1288
2217 3534 6005 4851 1543 762 1797 26144 699 237 6745 7
1288 1415 9003 5623 237 1669 17987 874 421 234 1278 347
9287 1609 7100 1065 75 9800 3344 76 5021 47 380 3015
14366 6523 1396 851 22330 3465 20861 7106 6374 340 60 19035
3089 5081 3 7 1695 10735 3582 92 6374 176 8348 60
1491 11540 28826 1847 464 4099 22 3561 51 22 1538 1027
38926 2195 1966 3089 33 19894 287 142 6374 184 37 4025
67 325 37 421 549 21976 28 7744 2466 31533 27 2836
1339 6374 14805 1670 4666 60 33 12]
[ 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
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0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 27 52
4639 9 5774 1545 8575 855 10463 2688 21019 1542 1701 653
9765 9 189 706 2212 18342 566 437 2639 4311 4504 26110
307 496 893 317 1 27 52 587]]
[[0. 1.]
[0. 1.]
[0. 1.]
[1. 0.]
[0. 1.]]
2021-09-14 22:21:02.212681: I tensorflow/compiler/jit/xla_cpu_device.cc:41] Not creating XLA devices, tf_xla_enable_xla_devices not set
2021-09-14 22:21:02.213245: W tensorflow/stream_executor/platform/default/dso_loader.cc:60] Could not load dynamic library 'libcuda.so.1'; dlerror: /usr/lib/x86_64-linux-gnu/libcuda.so.1: file too short; LD_LIBRARY_PATH: /usr/local/nvidia/lib:/usr/local/nvidia/lib64:/usr/local/cuda/lib64/:/usr/lib/x86_64-linux-gnu
2021-09-14 22:21:02.213268: W tensorflow/stream_executor/cuda/cuda_driver.cc:326] failed call to cuInit: UNKNOWN ERROR (303)
2021-09-14 22:21:02.213305: I tensorflow/stream_executor/cuda/cuda_diagnostics.cc:156] kernel driver does not appear to be running on this host (5aa046a4f47b): /proc/driver/nvidia/version does not exist
2021-09-14 22:21:02.213624: I tensorflow/core/platform/cpu_feature_guard.cc:142] This TensorFlow binary is optimized with oneAPI Deep Neural Network Library (oneDNN) to use the following CPU instructions in performance-critical operations: AVX512F
To enable them in other operations, rebuild TensorFlow with the appropriate compiler flags.
2021-09-14 22:21:02.216309: I tensorflow/compiler/jit/xla_gpu_device.cc:99] Not creating XLA devices, tf_xla_enable_xla_devices not set
Model: "sequential"
_________________________________________________________________
Layer (type) Output Shape Param #
=================================================================
embedding (Embedding) (None, None, 200) 14684800
_________________________________________________________________
lstm (LSTM) (None, 200) 320800
_________________________________________________________________
dropout (Dropout) (None, 200) 0
_________________________________________________________________
dense (Dense) (None, 64) 12864
_________________________________________________________________
dense_1 (Dense) (None, 2) 130
=================================================================
Total params: 15,018,594
Trainable params: 15,018,594
Non-trainable params: 0
_________________________________________________________________
None
2021-09-14 22:21:02.515404: I tensorflow/compiler/mlir/mlir_graph_optimization_pass.cc:116] None of the MLIR optimization passes are enabled (registered 2)
2021-09-14 22:21:02.547745: I tensorflow/core/platform/profile_utils/cpu_utils.cc:112] CPU Frequency: 2300000000 Hz
Epoch 1/2
313/313 [==============================] - 97s 302ms/step - loss: 0.5112 - accuracy: 0.7510 - val_loss: 0.3607 - val_accuracy: 0.8628
Epoch 2/2
313/313 [==============================] - 94s 300ms/step - loss: 0.2090 - accuracy: 0.9236 - val_loss: 0.3078 - val_accuracy: 0.8790
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