《Speech and Language Processing》读书笔记——语法规则及其解析

《Speech and Language Processing》读书笔记——语法规则及其解析

1.摘要

本章主要介绍了：

• 上下文无关语法（CFG）
• 语法解析算法（CKY、Earley）

2.上下文无关语法（CFG）

句法分析是NLP中的关键底层技术之一，其基本任务是确定句子的句法结构或者句子中词汇之间的依存关系。 那么就引出了两个问题：

1. 在计算机中如何表示句子语法结构
2. 如何编程实现对句子语法结构的解析

于是我们这里就引出了CFG的概念，用来解决第一个问题。为了生成句子的语法树，我们可以定义如下的一套上下文无关语法$G=(N、\Sigma 、R、S)$

1. N表示一组非叶子节点的标注，例如{S、NP、VP、N…}
2. Σ表示一组叶子结点的标注，例如{boeing、is…}
3. R表示一组规则，每条规则可以表示为X->Y1Y2…Yn，X∈N，Yi∈(N∪Σ)
4. S表示语法树开始的标注
   其中NP表示名词短语（包括指代词）、VP表示动词短语、DT表示冠词、N表示名词等等，这里的句法规则符号可以参考词性标注库里的说明
   例如句子：I prefer a morning flight，我们可以得到：
   Σ=[I、prefer、 a 、morning 、flight]
   N=[S、NP、VB、DT、N]
   R=[
   S -> NP VP
   NP->Pro
   Pro->I
   VP->Verb NP
   Verb->prefer
   NP ->Det NOMINAL
   Det->a
   NOMINAL -> Noun Noun
   Noun ->morning
   Noun-> flight
   ]
   其句法树如下图所示：
   
   既然已经知道了如何表示句子的语法结构，那么对于一个句子$S=[w_1...w_n]$它是如何生成语法树的呢？下面就详细介绍几种常用句法解析算法。

3.基于搜索的句法解析

3.1自顶向下（top-down）

其核心思想就是在于从S开始自上而下寻找最左边的非叶子节点（非终结符号 即 词性）按推导规则进行扩展，直到所有节点都可以直接到达终结符号（词）。

比如对于句子[book that flight]（该句子已经生成了相应的词性标注序列）。从S开始推导。有如下推导规则R（太多未写全）：
$S\to (NPVP)/(AuxNPVP)/(VP)$
$NP\to (DetNom)/(PropN)$
$VP\to (VNP)/(V)$
…
$Noun\to Book$
Verb→BookVerb\to{Book}