Model Representation

本文介绍了监督学习的基本概念,包括输入变量、输出变量、训练样本等,并区分了回归问题与分类问题的不同。通过定义假设函数来预测输出变量。

To establish notation for future use, we’ll use x(i)x^{(i)}x(i) to denote the “input” variables (living area in this example), also called input features, and y(i)y^{(i)}y(i) to denote the “output” or target variable that we are trying to predict (price). A pair (x(i),y(i)(x^{(i)} , y^{(i)}(x(i),y(i)) is called a training example, and the dataset that we’ll be using to learn—a list of m training examples (x(i),y(i)(x^{(i)} , y^{(i)}(x(i),y(i)) ; i = 1, . . . , m—is called a training set. Note that the superscript “(i)” in the notation is simply an index into the training set, and has nothing to do with exponentiation. We will also use X to denote the space of input values, and Y to denote the space of output values. In this example, X = Y = ℝ.

To describe the supervised learning problem slightly more formally, our goal is, given a training set, to learn a function h : X → Y so that h(x) is a “good” predictor for the corresponding value of y. For historical reasons, this function h is called a hypothesis. Seen pictorially, the process is therefore like this:Supervise learning precess
When the target variable that we’re trying to predict is continuous, such as in our housing example, we call the learning problem a regression problem. When y can take on only a small number of discrete values (such as if, given the living area, we wanted to predict if a dwelling is a house or an apartment, say), we call it a classification problem.

``` from bertopic import BERTopic from sentence_transformers import SentenceTransformer from umap import UMAP from hdbscan import HDBSCAN from bertopic.vectorizers import ClassTfidfTransformer import plotly.io as pio import pandas as pd from sklearn.feature_extraction.text import CountVectorizer from bertopic.representation import KeyBERTInspired data = pd.read_excel("数据.xlsx") # Step 1 - Embed documents embedding_model = SentenceTransformer('all-MiniLM-L12-v2') # Step 2 - Reduce dimensionality降维 # umap_model = UMAP(n_neighbors=15, n_components=5,min_dist=0.0, metric='cosine') umap_model = UMAP(n_neighbors=15, n_components=5,min_dist=0.0, metric='cosine', random_state=28) # Step 3 - Cluster reduced embeddings对降维向量聚类 hdbscan_model = HDBSCAN(min_cluster_size=15, metric='euclidean', prediction_data=True) # Step 4 - Create topic representation创造主题候选词 vectorizer_model = CountVectorizer(stop_words=None) # vectorizer_model = CountVectorizer(stop_words=["人工智能","ai","AI"]) # Step 5 - Create topic representation ctfidf_model = ClassTfidfTransformer() # Step 6 - (Optional) Fine-tune topic representations with a `bertopic.representation` model representation_model = KeyBERTInspired() # 训练bertopic主题模型 topic_model = BERTopic( embedding_model=embedding_model, # Step 1 - Extract embeddings umap_model=umap_model, # Step 2 - Reduce dimensionality hdbscan_model=hdbscan_model, # Step 3 - Cluster reduced embeddings vectorizer_model=vectorizer_model, # Step 4 - Tokenize topics ctfidf_model=ctfidf_model, # Step 5 - Extract topic words representation_model=representation_model, # Step 6 - (Optional) Fine-tune topic representations ) # 使用fit_transform对输入文本向量化,然后使用topic_model模型提取主题topics,并且计算主题文档概率probabilities filtered_text = data["内容"].astype(str).tolist() topics, probabilities = topic_model.fit_transform(filtered_text) document_info = topic_model.get_document_info(filtered_text) print(document_info) # 查看每个主题数量 topic_freq = topic_model.get_topic_freq() print(topic_freq) # 查看某个主题-词的概率分布 topic = topic_model.get_topic(0) print(topic) # 主题-词概率分布 pic_bar = topic_model.visualize_barchart() pio.show(pic_bar) # 文档主题聚类 embeddings = embedding_model.encode(filtered_text, show_progress_bar=False) pic_doc = topic_model.visualize_documents(filtered_text, embeddings=embeddings) pio.show(pic_doc) # 聚类分层 pic_hie = topic_model.visualize_hierarchy() pio.show(pic_hie) # 主题相似度热力图 pic_heat = topic_model.visualize_heatmap() pio.show(pic_heat) # 主题模排名图 pic_term_rank = topic_model.visualize_term_rank() pio.show(pic_term_rank) # 隐含主题主题分布图 pic_topics = topic_model.visualize_topics() pio.show(pic_topics) #DTM图 summary=data['内容'].astype(str).tolist() timepoint = data['时间'].tolist() timepoint = pd.Series(timepoint) print(timepoint[:10]) topics_over_time = topic_model.topics_over_time(summary, timepoint, datetime_format='mixed', nr_bins=20, evolution_tuning=True) DTM = topic_model.visualize_topics_over_time(topics_over_time, title='DTM',) pio.show(DTM)```请解释这个代码内容
最新发布
03-13
<think>嗯,用户让我解释一段使用BERTopic进行主题建模的Python代码。首先,我需要理解代码的每个部分,然后逐步解释清楚。用户可能是想了解这段代码的功能和实现步骤,可能对BERTopic不太熟悉,或者想确认自己的理解是否正确。 首先,我会浏览整个代码,看看有哪些主要步骤。代码开始导入了必要的库,比如BERTopic、SentenceTransformer、UMAP、HDBSCAN等。然后读取Excel数据,进行数据预处理。接下来是模型构建的各个步骤:嵌入文档、降维、聚类、生成主题表示等。之后是训练模型,可视化结果,以及时间序列分析。 接下来,我需要分步骤解释每个部分的作用。比如,第一步的Embedding模型用的是SentenceTransformer的all-MiniLM-L12-v2,这个模型的作用是什么?然后降维用的是UMAP,参数设置有什么意义?聚类用的是HDBSCAN,参数min_cluster_size和metric的选择原因?然后CountVectorizer和ClassTfidfTransformer的作用,以及KeyBERTInspired模型在主题表示中的角色。 训练模型部分,fit_transform是如何工作的?get_document_info和get_topic_freq这些方法输出的结果是什么?后面的可视化部分,各种图表的作用和如何解读? 用户可能对每个步骤的具体技术细节感兴趣,比如为什么选择这些模型和参数,或者如何调整参数来优化结果。此外,用户可能关心代码的输出结果如何分析,比如主题词分布、文档聚类效果、时间演化等。 还需要注意代码中的中文注释,可能用户自己添加的,说明他可能对某些部分已经有初步了解,但需要更详细的解释。例如,在降维步骤中,用户尝试调整了UMAP的参数,可能需要解释这些参数的影响。 另外,时间序列分析部分,topics_over_time和visualize_topics_over_time是用来分析主题随时间变化的情况,这里的数据处理需要注意时间点的格式和分箱参数nr_bins的作用。 最后,用户可能想知道这段代码的整体流程和应用场景,比如适用于什么样的数据分析任务,结果如何帮助理解文本数据中的主题结构等。 在解释时,要确保术语准确,同时用中文清晰表达,避免过于技术化的描述,让不同层次的用户都能理解。可能需要对比其他方法,说明BERTopic的优势,比如结合预训练模型和层次聚类,生成更具语义的主题。 总结下来,我需要将代码分解成几个主要部分,逐步讲解每个模块的功能、参数设置、输出结果及可视化方法,帮助用户全面理解这段主题建模代码的工作流程和实现细节。</think>以下是对这段代码的逐步解释: 一、库导入与数据准备 1. 导入了BERTopic主题建模所需的核心组件: - `SentenceTransformer`:用于生成文本嵌入向量 - `UMAP`:降维算法 - `HDBSCAN`:密度聚类算法 - `CountVectorizer`:文本向量化工具 2. 加载Excel数据文件: ```python data = pd.read_excel("数据.xlsx") ``` 二、模型构建步骤 1. 文本嵌入(Step 1) ```python embedding_model = SentenceTransformer('all-MiniLM-L12-v2') ``` 使用预训练模型`all-MiniLM-L12-v2`将文本转换为384维向量 2. 降维处理(Step 2) ```python umap_model = UMAP(n_neighbors=15, n_components=5, min_dist=0.0, metric='cosine', random_state=28) ``` 参数说明: - `n_components=5`:将嵌入向量降至5维 - `metric='cosine'`:使用余弦相似度 - `random_state=28`:确保结果可复现 3. 聚类算法(Step 3) ```python hdbscan_model = HDBSCAN(min_cluster_size=15, metric='euclidean', prediction_data=True) ``` 设置最小簇大小为15,使用欧氏距离 4. 文本处理组件(Step 4-6) - `CountVectorizer`:生成词频矩阵(可自定义停用词) - `ClassTfidfTransformer`:计算c-TF-IDF - `KeyBERTInspired`:优化主题关键词提取 三、模型初始化 ```python topic_model = BERTopic( embedding_model=embedding_model, umap_model=umap_model, hdbscan_model=hdbscan_model, vectorizer_model=vectorizer_model, ctfidf_model=ctfidf_model, representation_model=representation_model ) ``` 集成所有组件构建端到端主题模型 四、模型训练与输出 1. 数据预处理: ```python filtered_text = data["内容"].astype(str).tolist() ``` 2. 训练模型: ```python topics, probabilities = topic_model.fit_transform(filtered_text) ``` 输出每个文档的主题标签和概率分布 3. 关键输出: - `document_info`:文档级主题信息 - `topic_freq`:各主题文档数量统计 - `get_topic(0)`:查看特定主题的关键词分布 五、可视化分析 1. 主题词分布条形图: ```python visualize_barchart() ``` 展示每个主题的关键词权重 2. 文档聚类可视化: ```python visualize_documents() ``` 使用Plotly展示2D/3D文档分布 3. 主题演化分析: ```python topics_over_time() ``` 结合时间序列分析主题强度变化 六、特色功能 1. 动态主题建模(DTM): ```python visualize_topics_over_time() ``` 分析主题随时间演变的趋势 2. 聚类验证: - 层次聚类图`visualize_hierarchy` - 主题相似度热力图`visualize_heatmap` 七、技术特点 1. 组合优势: - 预训练语言模型 → 捕捉语义 - 密度聚类 → 自动确定簇数量 - c-TF-IDF → 生成可解释主题 2. 参数调优建议: - 调整`min_cluster_size`控制主题粒度 - 修改UMAP的`n_components`影响降维效果 - 使用自定义停用词提升主题质量 该代码实现了完整的主题建模流程,适用于文本挖掘、舆情分析、内容归类等场景,可视化组件特别有助于结果解读和演示。
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