数据分析学习——学术前沿趋势分析 任务2（论文作者统计）

任务2：论文作者统计

数据信息详见[Datawhale数据分析学习——学术前沿趋势分析 任务1]。(https://blog.csdn.net/weixin_37700945/article/details/112550261)

2.1任务统计说明

• 任务主题：论文作者统计，统计所用论文作者出现频率Top10的姓名；
• 任务内容：论文作者的统计、使用Pandas读取数据并使用字符串操作；
• 任务成果： 学习Pandas的字符串操作；

2.2 数据处理步骤

1. 数据读取

   选择authors（作者）,categories（论文种类）,authors_paresd（作者信息）三个字段进行读取；

2. 数据统计

• 统计所有作者姓名出现频率的Top10；
• 统计所有作者姓（姓名最后的一个单词）的出现频率的Top10；
• 统计所有作者姓第一个字符的频率；

注：由于本人计算机处理大量数据能力有限，为提升练习效率，统计样本选择论文类别“categories”为计算机语言“cs.CL”。

2.3 具体代码实现

2.3.1 数据读取

#导入所需的package
import seaborn as sns #用于画图
from bs4 import BeautifulSoup #用于爬取arxiv的数据
import re #用于正则表达式，匹配字符串的模式
import requests #用于网络连接，发送网络请求，使用域名获取对应信息
import json #读取数据，我们的数据为json格式的
import pandas as pd #数据处理，数据分析
import matplotlib.pyplot as plt #画图工具
import os

os.chdir("D:\数据分析\Datawhale项目")

data = []
with open("arxiv-metadata-oai-2019.json", 'r') as f: 
    for idx, line in enumerate(f): 
        d = json.loads(line)
        d = {
    
    'authors': d['authors'], 'categories': d['categories'], 'authors_parsed': d['authors_parsed']}
        data.append(d)
        
data = pd.DataFrame(data)

data.head()

	authors	categories	authors_parsed
0	Sung-Chul Yoon, Philipp Podsiadlowski and Step...	astro-ph	[[Yoon, Sung-Chul, ], [Podsiadlowski, Philipp,...
1	B. Dugmore and PP. Ntumba	math.AT	[[Dugmore, B., ], [Ntumba, PP., ]]
2	T.V. Zaqarashvili and K Murawski	astro-ph	[[Zaqarashvili, T. V., ], [Murawski, K, ]]
3	Sezgin Aygun, Ismail Tarhan, Husnu Baysal	gr-qc	[[Aygun, Sezgin, ], [Tarhan, Ismail, ], [Baysa...
4	Antonio Pipino (1,3), Thomas H. Puzia (2,4), a...	astro-ph	[[Pipino, Antonio, ], [Puzia, Thomas H., ], [M...

2.3.2 数据统计

原始数据集中authors_parsed字段已经帮我们处理好了作者信息，可以直接使用该字段完成后续统计。将所有的作者姓名处理为一个list ,其中每个元素为一个作者的姓名。

首先，完成姓名频率的统计。

#拼接所有作者
data_p = data[data['categories'].apply(lambda x :'cs.CL' in x)]
all_authors = sum(data_p['authors_parsed'],[])

#拼接所有作者
authors_names = [' '.join(x) for x in all_authors]
authors_names = pd.DataFrame(authors_names)

print(authors_names)

                                                       0
0              Mokhov Serguei A.  for the MARF R&D Group
1               Sinclair Stephen  for the MARF R&D Group
2                    Clément Ian  for the MARF R&D Group
3       Nicolacopoulos Dimitrios  for the MARF R&D Group
4                                 Ferrer-i-Cancho Ramon 
...                                                  ...
20480  Rodriguez Horacio  Universitat Politecnica de ...
20481                                    Goerz Guenther 
20482                                     Spilker Joerg 
20483                                      Strom Volker 
20484                                        Weber Hans 

[20485 rows x 1 columns]

---

#根据作者频率绘制直方图
plt.figure(figsize = (10,6))
authors_names[0].value_counts().head(10).plot(kind = 'barh')
print(authors_names[0].value_counts().head(10).plot(kind = 'barh'))

#修改图配置
names = authors_names[0].value_counts().index.values[:10]
_ = plt.yticks(range(0, len(names)), names)
plt.ylabel('Author')
plt.xlabel('Count')

Nakov Preslav         48
Neubig Graham         36
Liu Ting              31
Gao Jianfeng          31
Zhao Hai              28
Gurevych Iryna        27
Liu Zhiyuan           25
Yu Dong               23
Wang William Yang     23
Watanabe Shinji       22
Name: 0, dtype: int64


Text(0.5, 0, 'Count')

---

接下来统计所有作者的姓（authors_parsed字段中作者）第一个单词出现的频率：

authors_lastnames = [x[0] for x in all_authors]
authors_lastnames = pd.DataFrame(authors_lastnames)
print(authors_names[0].value_counts().head(10))

plt.figure(figsize=(10, 6))
authors_lastnames[0].value_counts().head(10).plot(kind='barh')

names = authors_lastnames[0].value_counts().index.values[:10]
_ = plt.yticks(range(0, len(names)), names)
plt.ylabel('Author')
plt.xlabel('Count')
print(sum(authors_lastnames[0].value_counts().head(10).tolist()))

Wang     529
Zhang    485
Li       427
Liu      426
Chen     337
Huang    191
Wu       181
Zhou     172
Yang     161
Xu       158
Name: 0, dtype: int64

Text(0.5, 0, 'Count')

3067

最后统计所有作者姓第一个字符出现的频率：

authors_lastnames_FL =[i[0] for i in [y[0] for y in all_authors]] #利用嵌套循环获取作者姓的第一个字符
authors_lastnames_FL = pd.DataFrame(authors_lastnames_FL)
print(authors_lastnames[0].value_counts().head(10))

plt.figure(figsize=(10, 6))
authors_lastnames_FL[0].value_counts().head(10).plot(kind='barh')

lastnames_FL = authors_lastnames_FL[0].value_counts().index.values[:10]
_lastnames_FL = plt.yticks(range(0, len(lastnames_FL)), lastnames_FL)
plt.ylabel('Author')
plt.xlabel('Count')

S    1934
L    1919
C    1444
M    1245
Z    1193
W    1174
H    1115
B    1085
K    1083
G    1046
Name: 0, dtype: int64

Text(0.5, 0, 'Count')

2.3.3 拓展练习: 给条形图添加标签

可使用Python可视化text()函数。

matplotlib.pyplot.text(x, y, s, fontdict=None, withdash=False, **kwargs)

参数详解

1. x,y : scalars 放置text的位置
2. s : str 内容text
3. fontdict : dictionary, optional, default: None 一个定义s格式的dict
4. withdash : boolean, optional, default: False。如果True则创建一个 TextWithDash实例。

以下为其他常用参数：

5. fontsize设置字体大小，默认12，可选参数 [‘xx-small’, ‘x-small’, ‘small’, ‘medium’, ‘large’,‘x-large’, ‘xx-large’]
6. fontweight设置字体粗细，可选参数 [‘light’, ‘normal’, ‘medium’, ‘semibold’, ‘bold’, ‘heavy’, ‘black’]
7. fontstyle设置字体类型，可选参数[ ‘normal’ | ‘italic’ | ‘oblique’ ]，italic斜体，oblique倾斜
8. verticalalignment设置水平对齐方式 ，可选参数 ： ‘center’ , ‘top’ , ‘bottom’ ,‘baseline’
9. horizontalalignment设置垂直对齐方式，可选参数：left,right,center
10. rotation(旋转角度)可选参数为:vertical,horizontal 也可以为数字
11. alpha透明度，参数值0至1之间
12. backgroundcolor标题背景颜色
13. bbox给标题增加外框 ，常用参数如下：
    1. boxstyle方框外形
    2. facecolor(简写fc)背景颜色
    3. edgecolor(简写ec)边框线条颜色
    4. edgewidth边框线条大小

具体操作

以出现频率为Top10 的论文作者的数据为例：

#根据作者频率绘制直方图
plt.figure(figsize = (10,6))
authors_names[0].value_counts().head(10).plot(kind = 'barh')

#修改图配置
names = authors_names[0].value_counts().index.values[:10]
_ = plt.yticks(range(0, len(names)), names)
plt.ylabel('Author')
plt.xlabel('Count')


counts = name_top10.tolist()#获取各数据横向坐标点
axis_x = list(range(0,10))#获取各数据纵向坐标点
#给图像打标签
for x,y in zip(counts,axis_x_coo):
    plt.text(x+0.5,y,x)

2.4 分析结论

通过上述分析过程以及获得的条形图可知以下关于cs.CL作者出现频率的信息：

• 出现频率为Top10 的论文作者中，大多数为亚裔，其中6名华裔，1名日裔；
• 频率最高的前三名仅有一位中国作者，位于第三名；
• 出现频率最高的作者为Nakov Preslav，出现48次；
• 在作者姓氏统计中，Top10都为中国姓氏，中国姓氏最多,前十位姓氏共出现3067次；
• 在作者姓氏首字母统计中，S开头的最多，共出现1934次。