Java实现正向最大匹配法和逆向最大匹配法

本文介绍了自然语言处理中的分词算法,重点讲解了基于规则的正向最大匹配法(MM)和逆向最大匹配法(RMM)在Java中的实现。MM算法从左到右按最长匹配进行分词,而RMM则是从右到左。两者各有优缺点,如MM简单易实现但可能忽略内部词,RMM则能一定程度上弥补这一问题。

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在自然语言处理中,词是语言中最小的能够独立运用的单位,是信息处理的基本单位。
汉语自动分词是把没有明显分界标志的字串切分为词串。包括:标点符号、数字、数学符号、各种标记、人名、地名、机构名等未登录词的识别。

分词算法

基于规则的自动分词算法
  1. 事先人工建立好分词词典和分词规则库。
  2. 原理为基于字符串匹配进行分词,这样就要求有足够大的词表为依据。
  3. 通过一定的算法来实现,如正向最大匹配法、逆向最大匹配法、双向匹配法等。
  4. 优缺点:当分词词典所收容的词较少时,显然覆盖度就有限,分词的正确率就低。
基于统计的分词方法

利用字与字间、词与词间的同现频率作为分词的依据, 可以没有建立好的词典需要大规模的训练文本, 用来训练模型参数
优点:不受应用领域的限制;
缺点:训练文本的选择将影响分词结果

正向最大匹配法(Maximum Matching Method,MM)

算法描述:
设MaxLen表示最大词长,D为分词词典
1. 从待切分语料中按正向取长度为MaxLen的字串str,令Len=MaxLen;
2. 把str与D中的词相匹配;
3. 若匹配成功,则认为该字串为词,指向待切分语料的指针向前移Len个汉字(字节),返回到(1);
4. 若不成功:如果Len>1,则将Len减2,从待切分语料中取长度为Len的字串str,返回到(2)。否则,得到长度为2的单字词,指向待切分语料的指针向前移1个汉字,返回(1)。

正向最大匹配法的优点:
1. 扫描方向从左到右,从长到短的顺序匹配
2. 原理简单,计算机程序实现容易,复杂度低

MM算法的缺点
忽视“词中有词”的现象,导致切分错误
如切分:”幼儿园地节目”
切分结果为:幼儿园/地/节目/
正确结果为:幼儿/园地/节目/
最大词长难以确定太长,匹配所花时间多,算法时间复杂度提高,太短,不能切分长度超过它的词,导致切分正确率降低

逆向最大匹配法( Reverse Maximum Matching Method,RMM )

逆向最大匹配法就是从右到左的正向最大匹配法。

算法实现:

MM:

public class MM {
    private static StringBuilder result=new StringBuilder();
    private static final int MAXLEN=3; //最大字符数
    private 
### 逆向最大匹配的原理与实现 #### 1. 原理概述 逆向最大匹配是一种基于典的机械分词方,其核心思想是从待分词符串的末端开始查找最长可能匹配词条。该算法通过不断截取子串并与典中的词条进行比较来完成分词操作[^1]。 具体而言,给定一段文本 $T$ 一个词典 $D$,逆向最大匹配会从右至左扫描文本 $T$ 的符序列,并尝试找到尽可能长的连续子串属于词典 $D$ 中的一个合词条。如果找到了这样的子串,则将其作为单独的一词;否则,将单个符视为独立单词继续向前推进。 这种方特别适合于汉语这类缺乏显式空格的语言环境下的自动分词任务[^2]。 #### 2. 算法描述 以下是逆向最大匹配的具体流程: - **输入**: 待分词符串 $S$ 及预定义好的词汇表(即典)$Dict$ - **输出**: 分割后的词语列表 对于长度为 $n$ 的符串 $S$ ,执行如下步骤直到整个符串被完全切分为若干片段为止: - 设当前指针位置位于符串最右侧; - 提取出由当前位置回溯到起始处的最大窗口大小内的所有可能候选短语集合 $\{C_i\}$ (通常设定固定上限如8~10个汉),逐一验证这些候选项是否存在于预先构建的典当中; * 若存在至少一项命中记录,则选取其中最长者并标记为此轮切割结果之一; * 否则退而求其次仅保留最后一个未配对成功的单一符当作新产生的最小单元加入最终成果集中。 - 更新剩余部分重新进入循环直至结束条件达成——即当没有任何更多数据可供进一步分析时停止迭代过程。 上述逻辑可以用伪代码表示如下: ```pseudo function RMM(S, Dict): result = [] while S is not empty: max_len = min(len(Dict), len(S)) matched_word = None for i from max_len downto 1: word = substring(S, length=i) if word in Dict: matched_word = word break if matched_word != None: append(matched_word to result) remove prefix of size |matched_word| from S else: single_char = first character of S append(single_char to result) remove the first character from S reverse(result) # Since we are processing backwards. return result ``` 实际编码过程中可以采用多种编程语言实现这一功能。这里提供了一个简单的 Python 版本例子供参考[^3]: ```python def rmm_segment(text, dictionary): """ 使用逆向最大匹配对中文句子进行分词 参数: text (str): 需要分割的原始文本 dictionary (set): 包含有效词汇的集合 返回值: list[str]: 经过分词处理后的词语列表 """ words = [] # 存储分词结果 start_index = len(text) while start_index > 0: longest_match_found = False end_index = max(0, start_index - MAX_WORD_LENGTH) for idx in range(start_index - 1, end_index - 1, -1): candidate = text[idx:start_index] if candidate in dictionary or len(candidate)==1 : words.append(candidate) start_index -= len(candidate) longest_match_found=True break if not longest_match_found and start_index>0: # 如果找不到任何匹配项,默认按单划分 words.append(text[start_index-1]) start_index-=1 return reversed(words) # 示例调用 if __name__ == "__main__": sample_text="研究生命起源" dict_set={"研究","生命","起源"} segmented_result=list(rmm_segment(sample_text ,dict_set )) print(segmented_result ) ``` 以上程序展示了如何利用Python编写一个基础版本的逆向最大匹配分词器。需要注意的是,为了提高效率以及适应更复杂的场景需求,还可以引入诸如前缀树(Trie Tree)结构优化查询速度等改进措施。 --- ###
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