什么是詞干提取？

在語言形態(tài)學(xué)和信息檢索里，詞干提取是去除詞綴得到詞根的過程─—得到單詞最一般的寫法。對于一個(gè)詞的形態(tài)詞根，詞干并不需要完全相同；相關(guān)的詞映射到同一個(gè)詞干一般能得到滿意的結(jié)果，即使該詞干不是詞的有效根。從1968年開始在計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域出現(xiàn)了詞干提取的相應(yīng)算法。很多搜索引擎在處理詞匯時(shí)，對同義詞采用相同的詞干作為查詢拓展，該過程叫做歸并。

一個(gè)面向英語的詞干提取器，例如，要識別字符串“cats”、“catlike”和“catty”是基于詞根“cat”；“stemmer”、“stemming”和“stemmed”是基于詞根“stem”。一根詞干提取算法可以簡化詞 “fishing”、“fished”、“fish”和“fisher” 為同一個(gè)詞根“fish”。
技術(shù)方案的選擇

Python和R是數(shù)據(jù)分析的兩種主要語言；相對于R，Python更適合有大量編程背景的數(shù)據(jù)分析初學(xué)者，尤其是已經(jīng)掌握Python語言的程序員。所以我們選擇了Python和NLTK庫（Natual Language Tookit）作為文本處理的基礎(chǔ)框架。此外，我們還需要一個(gè)數(shù)據(jù)展示工具；對于一個(gè)數(shù)據(jù)分析師來說，數(shù)據(jù)庫的冗繁安裝、連接、建表等操作實(shí)在是不適合進(jìn)行快速的數(shù)據(jù)分析，所以我們使用Pandas作為結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)和分析工具。
環(huán)境搭建

我們使用的是Mac OS X，已預(yù)裝Python 2.7.

安裝NLTK

sudo pip install nltk

安裝Pandas

sudo pip install pandas

對于數(shù)據(jù)分析來說，最重要的是分析結(jié)果，iPython notebook是必備的一款利器，它的作用在于可以保存代碼的執(zhí)行結(jié)果，例如數(shù)據(jù)表格，下一次打開時(shí)無需重新運(yùn)行即可查看。

安裝iPython notebook

sudo pip install ipython

創(chuàng)建一個(gè)工作目錄，在工作目錄下啟動iPython notebook，服務(wù)器會開啟http://127.0.0.1:8080頁面，并將創(chuàng)建的代碼文檔保存在工作目錄之下。

mkdir Codes
cd Codes
ipython notebook

文本處理

數(shù)據(jù)表創(chuàng)建

使用Pandas創(chuàng)建數(shù)據(jù)表 我們使用得到的樣本數(shù)據(jù)，建立DataFrame——Pandas中一個(gè)支持行、列的2D數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。

from pandas import DataFrame
import pandas as pd
d = ['pets insurance','pets insure','pet insurance','pet insur','pet insurance"','pet insu']
df = DataFrame(d)
df.columns = ['Words']
df

顯示結(jié)果

NLTK分詞器介紹

RegexpTokenizer：正則表達(dá)式分詞器，使用正則表達(dá)式對文本進(jìn)行處理，就不多作介紹。
PorterStemmer：波特詞干算法分詞器，原理可看這里：http://snowball.tartarus.org/algorithms/english/stemmer.html
第一步，我們創(chuàng)建一個(gè)去除標(biāo)點(diǎn)符號等特殊字符的正則表達(dá)式分詞器：

import nltk
tokenizer = nltk.RegexpTokenizer(r'w+')

接下來，對準(zhǔn)備好的數(shù)據(jù)表進(jìn)行處理，添加詞干將要寫入的列，以及統(tǒng)計(jì)列，預(yù)設(shè)默認(rèn)值為1：

df["Stemming Words"] = ""
df["Count"] = 1

讀取數(shù)據(jù)表中的Words列，使用波特詞干提取器取得詞干：

j = 0
while (j <= 5):
  for word in tokenizer.tokenize(df["Words"][j]):
    df["Stemming Words"][j] = df["Stemming Words"][j] + " " + nltk.PorterStemmer().stem_word(word)
  j += 1
df

Good！到這一步，我們已經(jīng)基本上實(shí)現(xiàn)了文本處理，結(jié)果顯示如下：

分組統(tǒng)計(jì)

在Pandas中進(jìn)行分組統(tǒng)計(jì)，將統(tǒng)計(jì)表格保存到一個(gè)新的DataFrame結(jié)構(gòu)uniqueWords中：

uniqueWords = df.groupby(['Stemming Words'], as_index = False).sum().sort(['Count'])
uniqueWords

注意到了嗎？依然還有一個(gè)pet insu未能成功處理。

拼寫檢查

對于用戶拼寫錯(cuò)誤的詞語，我們首先想到的是拼寫檢查，針對Python我們可以使用enchant:

sudo pip install enchant

使用enchant進(jìn)行拼寫錯(cuò)誤檢查，得到推薦詞：

import enchant
from nltk.metrics import edit_distance
class SpellingReplacer(object):
  def __init__(self, dict_name='en', max_dist=2):
    self.spell_dict = enchant.Dict(dict_name)
    self.max_dist = 2
  def replace(self, word):
    if self.spell_dict.check(word):
      return word
    suggestions = self.spell_dict.suggest(word)
    if suggestions and edit_distance(word, suggestions[0]) <=
      self.max_dist:
      return suggestions[0]
    else:
      return word

from replacers import SpellingReplacer
replacer = SpellingReplacer()
replacer.replace('insu')

'insu'

但是，結(jié)果依然不是我們預(yù)期的“insur”。能不能換種思路呢？
算法特殊性

用戶輸入非常重要的特殊性來自于行業(yè)和使用場景。采取通用的英語大詞典來進(jìn)行拼寫檢查，無疑是行不通的，并且某些詞語恰恰是拼寫正確，但本來卻應(yīng)該是另一個(gè)詞。但是，我們?nèi)绾伟堰@些背景信息和數(shù)據(jù)分析關(guān)聯(lián)起來呢？

經(jīng)過一番思考，我認(rèn)為最重要的參考庫恰恰就在已有的數(shù)據(jù)分析結(jié)果中，我們回來看看：

已有的5個(gè)“pet insur”，其實(shí)就已經(jīng)給我們提供了一份數(shù)據(jù)參考，我們已經(jīng)可以對這份數(shù)據(jù)進(jìn)行聚類，進(jìn)一步除噪。

相似度計(jì)算

對已有的結(jié)果進(jìn)行相似度計(jì)算，將滿足最小偏差的數(shù)據(jù)歸類到相似集中：

import Levenshtein
minDistance = 0.8
distance = -1
lastWord = ""
j = 0
while (j < 1):
   lastWord = uniqueWords["Stemming Words"][j]
   distance = Levenshtein.ratio(uniqueWords["Stemming Words"][j], uniqueWords["Stemming Words"][j + 1])
   if (distance > minDistance):
    uniqueWords["Stemming Words"][j] = uniqueWords["Stemming Words"][j + 1]
  j += 1
uniqueWords

查看結(jié)果，已經(jīng)匹配成功！

最后一步，重新對數(shù)據(jù)結(jié)果進(jìn)行分組統(tǒng)計(jì)：

uniqueWords = uniqueWords.groupby(['Stemming Words'], as_index = False).sum()
uniqueWords

到此，我們已經(jīng)完成了初步的文本處理。

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