NLP——天池新闻文本分类 TASK3

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]

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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='\t', 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='\t', 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='\t', 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='\t', 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