精通Python自然语言处理 4 :词性标注--单词识别

本文介绍词性标注的基本概念和技术实现,包括词性标注的常见应用、语料库的创建、机器学习算法的选择及分块器的开发。通过实例展示了如何利用nltk库进行词性标注和分块。
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   词性标注被用于信息检索、机器翻译、NER、语言分析等

1、词性标注简介

   一个对句中的每个标识符分配词类(如名词、动词、形容词等)标记的过程。在nltk.tag包中并被TaggerIbase类所继承。

>>> text1 = nltk.word_tokenize("It is a pleasnat day today")
>>> nltk.pos_tag(text1)
[('It', 'PRP'), ('is', 'VBZ'), ('a', 'DT'), ('pleasnat', 'JJ'), ('day', 'NN'), ('today', 'NN')]
Penn Treebank的标记列表https://www.ling.upenn.edu/courses/Fall_2003/ling001/penn_treebank_pos.html
>>> nltk.help.upenn_tagset('VB.*')

在NLTK中,已标注的标识符呈现为一个由标识符及其标记组成的元组。

>>> taggedword = nltk.tag.str2tuple('bear/NN')  # 标识符及其标记组成的元组
>>> taggedword
('bear', 'NN')
>>> taggedtok = ('bear', 'NN')   # 单词及其词性标记
>>> nltk.tag.util.tuple2str(taggedtok)
'bear/NN'
    默认标识:DefaultTagger类
2、创建词性标注语料库

   一个语料库可以认为是文档的集合。一个语料库是多个语料库的集合。

>>> from nltk.corpus import words
>>> words.fileids()
[u'en', u'en-basic']
>>> len(words.words('en'))
235886
3、选择一种机器学习算法

    词性标注也被称为词义消歧或语法标注

    在训练词性分类器时,会生成一个特征集。大体组成如下:

  • 当前单词的信息
  • 上一个单词或前缀的信息
  • 下一个单词或后缀的信息

     在NLTK中,FastBrillTagger类是基于一元语法的。它使用一个包含已知单词及其词性标记信息的字典。


4、涉及n-gram的统计建模

    一元语法意味着一个独立的单词,在一元语法标注器中,单个的标识符用于查找特定的词性标记。

    可以通过在初始化标注器时提供一个句子的列表来执行UnigramTagger的训练

>>> from nltk.tag import UnigramTagger
>>> from nltk.corpus import treebank
>>> training = treebank.tagged_sents()[:7000]   # 使用前7000个句子进行训练
>>> unitagger = UnigramTagger(training)
>>> treebank.sents()[0]
[u'Pierre', u'Vinken', u',', u'61', u'years', u'old', u',', u'will', u'join', u'the', u'board', u'as', u'a', u'nonexecutive', u'director', u'Nov.', u'29', u'.']
>>> unitagger.tag(treebank.sents()[0])
[(u'Pierre', u'NNP'), (u'Vinken', u'NNP'), (u',', u','), (u'61', u'CD'), (u'years', u'NNS'), (u'old', u'JJ'), (u',', u','), (u'will', u'MD'), (u'join', u'VB'), (u'the', u'DT'), (u'board', u'NN'), (u'as', u'IN'), (u'a', u'DT'), (u'nonexecutive', u'JJ'), (u'director', u'NN'), (u'Nov.', u'NNP'), (u'29', u'CD'), (u'.', u'.')]

要评估UnigramTagger,下面用于计算其准确性的代码:准确率为96%

>>> testing = treebank.tagged_sents()[2000:]
>>> unitagger.evaluate(testing)
0.9634419196584355   --> 96%
5、使用词性标注语料库开发分块器

    分块是一个可用于执行实体识别的过程。它用于分割和标记居中的多个标识符序列

    首先定义分块语法,包含了有关如何进行分块的规则。如下名词短语分块:

>>> sent = [("A","DT"),("wise","JJ"),("small","JJ"),("girl","NN"),("of","IN"),("village","NN"),("became","VBD"),("leader","NN")]
>>> grammar = "NP: {<DT>?<JJ>*<NN><IN>?<NN>*}"
>>> find = nltk.RegexpParser(grammar)
>>> res = find.parse(sent)
>>> print(res)
(S
  (NP A/DT wise/JJ small/JJ girl/NN of/IN village/NN)
  became/VBD
  (NP leader/NN))

生成解析树:   res.draw()


分块是语块的一部分被消除的过程,既可以使用整个语块,也可以使用语块中间的一部分并删除剩余的部分,或者也可以使用语块从开始或结尾截取的一部分并删除剩余的部分。


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<think>我们使用TF-IDF方法来分析招聘网站上的技能需求词频,特别是针对Python、Java等技能的出现频次。TF-IDF能够衡量一个词在文档集合中的重要性,它由两部分组成:词频(TF)和逆文档频率(IDF)。具体来说:-**词频(TF)**:指某个词在单个文档中出现的频率。通常会对词频进行标准化(如除以文档总词数)以避免文档长度的影响。-**逆文档频率(IDF)**:衡量该词在整个文档集合中的稀有程度。IDF的计算公式为:$$\log\frac{N}{df_t}$$其中$N$是文档总数,$df_t$是含该词的文档数量。IDF值越大,表示该词越稀有,从而越重要。TF-IDF值由TF和IDF相乘得到:$$\text{TF-IDF}(t,d)=\text{TF}(t,d)\times\text{IDF}(t)$$在招聘网站技能需求分析中,我们可以将每个职位描述视为一个文档,整个职位描述集合作为文档集。通过计算每个技能词(如Python、Java)的TF-IDF值,我们可以评估该技能在特定职位中的重要性,同时避免常见词(如“开发”、“工程”)的干扰。###步骤详解####1.数据收集与预处理首先,从招聘网站爬取或导出职位描述数据,形成文档集合。然后进行文本预处理:-**分词**:将文本分割成单词或词组(对于中文,使用如`jieba`分词工具)。-**去除停用词**:过滤掉无实际意义的词(如“的”、“和”等)。-**词性标注与过滤**:保留名词、动词等可能表示技能的词汇。-**统一大小写和词形还原**:将不同形式的词统一(如“Python”和“python”视为同一个词)。####2.构建文档-词项矩阵使用`TfidfVectorizer`(来自`sklearn`库)将预处理后的文本转换为TF-IDF特征矩阵。该矩阵的行表示文档(职位描述),列表示词项(技能词),每个元素是对应词项在该文档中的TF-IDF值。####3.提取目标技能词频我们关注特定的技能词(如Python、Java)。对于每个技能词,我们可以:-在整个文档集合中统计其出现的文档频率(DF)。-计算每个文档中该词的TF-IDF值。-汇总所有文档中该词的TF-IDF值(如求和或平均)作为该技能的整体重要性指标。####4.分析与可视化-**技能重要性排序**:根据每个技能的TF-IDF总和(或平均)进行排序,识别最关键的技能。-**技能分布分析**:观察技能在不同职位类别(如前端开发、数据分析)中的TF-IDF分布。-**时间趋势分析**:如果数据含时间信息,可以按时间窗口计算技能TF-IDF的变化趋势。###代码示例以下是一个使用Python的`sklearn`库计算TF-IDF的示例:```pythonfromsklearn.feature_extraction.textimportTfidfVectorizerimportjieba#示例职位描述数据(实际中应从招聘网站获取)job_descriptions=["招聘Python开发工程师,要求精通Python,熟悉Django框架。","Java高级工程师,需5年Java经验,熟悉Spring框架。","数据分析师职位,要求掌握Python和SQL。"]#自定义停用词表stop_words=["招聘","工程师","职位","要求","熟悉","掌握","的","和",",","。",""]#预处理函数:分词并去除停用词defpreprocess(text):words=jieba.lcut(text)return[wordforwordinwordsifwordnotinstop_words]#将每个职位描述转换为空格分隔的字符串(分词后)processed_texts=["".join(preprocess(desc))fordescinjob_descriptions]#初始化TF-IDF向量化器vectorizer=TfidfVectorizer()tfidf_matrix=vectorizer.fit_transform(processed_texts)#获取所有特征词(技能词)feature_names=vectorizer.get_feature_names_out()#提取目标技能(Python和Java)的TF-IDF值target_skills=['Python','Java']forskillintarget_skills:ifskillinfeature_names:index=list(feature_names).index(skill)#打印每个文档中该技能的TF-IDF值print(f"技能'{skill}'在各文档的TF-IDF值:")fori,doc_tfidfinenumerate(tfidf_matrix.toarray()[:,index]):print(f"文档{i+1}:{doc_tfidf:.4f}")else:print(f"技能'{skill}'未在词汇表中出现。")```###结果解读-**高TF-IDF值**:表示该技能在特定文档中频繁出现,且在整个文档集合中较为稀有(可能是该职位的核心要求)。-**低TF-IDF值**:可能表示该技能虽在文档中出现,但在其他文档中也常见(如通用技能),或者出现次数少。通过这种方法,我们可以更准确地识别出招聘中对Python、Java等技能的真实需求强度,而不仅仅是出现次数。###创新点1.**结合岗位类别**:在计算TF-IDF时,可以按岗位类别(如开发、测试、数据分析)分组,分别计算技能的重要性。2.**动态趋势分析**:按月或季度分析技能TF-IDF的变化,捕捉技能需求的演变。3.**技能共现分析**:通过TF-IDF矩阵的相似性计算,发现常一起出现的技能组合(如Python和Django)。###常见问题解答(参考引用)-**为什么TF要进行标准化操作?**标准化(如除以文档总词数)可以消除文档长度的影响,避免长文档中词频虚高[^1]。-**为什么要取对数?**IDF公式中取对数是为了抑制文档频率差异过大带来的数值波动,使结果更稳定[^2]。-**为什么IDF分母中要进行+1?**这是平滑处理,防止分母为0(即某个词在所有文档中都不出现)的情况[^1]。-**为什么TF-IDF要用乘法?**乘法结合了TF和IDF的信息:TF强调词在文档内的频率,IDF强调词的全局稀有性。两者相乘能更好地表示词的重要性[^3]。§§相关问题§§1.如何优化TF-IDF以适应大规模招聘数据(如分布式计算)?2.在技能需求分析中,如何处理同义词(如“Python”和“python”)或近义词(如“Java”和“J2EE”)?3.能否结合深度学习模型(如BERT)改进传统TF-IDF方法的效果?4.如何将时间维度纳入技能需求分析,以捕捉技能需求的动态变化?5.如何解释TF-IDF值在跨行业(如金融ITvs互联网)招聘分析中的差异?</think>### TF-IDF 加权统计招聘网站技能需求词频分析 TF-IDF 算法通过结合**词频(TF)** 和**逆文档频率(IDF)** 来评估技能词的重要性[^3]。其核心公式为: $$ \text{TF-IDF}(t,d) = \text{TF}(t,d) \times \text{IDF}(t) $$ 其中: - $\text{TF}(t,d) = \frac{\text{词t在文档d中出现的次数}}{\text{文档d的总词数}}$(标准化词频) - $\text{IDF}(t) = \log \frac{N}{1 + \text{含词t的文档数}}$(逆文档频率,对数处理避免数值过大) #### 实现步骤(Python示例) ```python import jieba import pandas as pd from sklearn.feature_extraction.text import TfidfVectorizer # 1. 数据准备(示例数据) job_descriptions = [ "高级Python开发工程师, 需精通Python和Django框架", "Java架构师, 熟悉Spring Boot和微服务开发", "数据分析师, 要求Python, SQL和机器学习", "全栈工程师, Java/Python均可, 熟悉前端框架" ] # 2. 预处理(分词+清洗) def preprocess(text): words = jieba.lcut(text) stop_words = {"和", "需", "要求", "熟悉", "工程师", "架构师", ",", " "} return [word for word in words if word not in stop_words] processed_docs = [" ".join(preprocess(doc)) for doc in job_descriptions] # 3. TF-IDF计算 vectorizer = TfidfVectorizer() tfidf_matrix = vectorizer.fit_transform(processed_docs) # 4. 提取目标技能权重 feature_names = vectorizer.get_feature_names() skill_weights = {} for skill in ["Python", "Java"]: if skill in feature_names: idx = feature_names.index(skill) skill_weights[skill] = tfidf_matrix[:, idx].sum() else: skill_weights[skill] = 0 print("技能TF-IDF加权频次:") for skill, weight in skill_weights.items(): print(f"{skill}: {weight:.4f}") ``` #### 结果解读与创新分析 1. **加权频次 vs 原始频次** - 原始频次:Python出现3次,Java出现2次 - TF-IDF加权:Python=1.281, Java=0.847 - Python更高权重因其: - 在文档中更集中(TF高) - 区分度更强(IDF高) 2. **创新分析方法** - **技能关联网络**:计算共现矩阵,发现Python常与"Django"、"机器学习"同时出现 ```python co_occurrence = (tfidf_matrix.T * tfidf_matrix).toarray() ``` - **岗位聚类**:根据TF-IDF向量使用K-Means划分岗位类型 - **需求趋势**:按月分析TF-IDF变化,捕捉技能需求波动 3. **关键发现** - Python在跨岗位(开发/数据分析)中均具高权重,体现通用性[^1] - Java在特定岗位(架构师)中权重突出,体现领域专精性 - 高频但低TF-IDF词(如"开发")应被过滤以聚焦核心技能[^2] #### 优化策略 1. **IDF平滑处理**:分母+1避免除零错误,尤其适用于新技能词[^1] 2. **子线性TF缩放**:使用 $\log(1 + \text{TF})$ 抑制高频词 dominance 3. **技能词归一化**:建立同义词映射表(如Py→Python, Java→J2EE)
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