pytorch实现textCNN

1. 原理

2014年的一篇文章，开创cnn用到文本分类的先河。Convolutional Neural Networks for Sentence Classification

原理说简单也简单，其实就是单层CNN加个全连接层：

不过与图像中的cnn相比，改动为将卷积核的宽固定为一个词向量的维度，而长度一般取2,3,4,5这样。上图中第一幅图的每个词对应的一行为一个词向量，可以使用word2vec或者glove预训练得到。本例中使用随机初始化的向量。

2. 数据预处理

手中有三个文件，分别为train.txt，valid.txt，test.txt。其中每一行是一个字符串化的字典，格式为{‘type’: ‘xx’, ‘text’:‘xxxxx’}。

2.1 转换为csv格式

首先将每个文件转换为csv文件，分为text和label两列。一共有4种label，可以转换为数字表示。代码如下：

# 获取文件内容
def getData(file):
    f = open(file,'r')
    raw_data = f.readlines()
    return raw_data

# 转换文件格式
def d2csv(raw_data,label_map,name):
    texts = []
    labels = []
    i = 0
    for line in raw_data:
        d = eval(line) #将每行字符串转换为字典
        if len(d['type']) <= 1 or len(d['text']) <= 1: #筛掉无效数据
            continue
        y = label_map[d['type']] #根据label_map将label转换为数字表示
        x = d['text']
        texts.append(x)
        labels.append(y)
        i+=1
        if i%1000 == 0:
            print(i)
    df = pd.DataFrame({'text':texts,'label':labels})
    df.to_csv('data/'+name+'.csv',index=False,sep='\t') # 保存文件

label_map = {'执行':0,'刑事':1,'民事':2,'行政':3}

train_data = getData('data/train.txt') #22000+行
d2csv(train_data,label_map,'train')
valid_data = getData('data/valid.txt') # 2000+行
d2csv(valid_data,label_map,'valid')
test_data = getData('data/test.txt') # 2000+行
d2csv(test_data,label_map,'test')

2.2 观察数据分布

对于本任务来说，需要观察每个文本分词之后的长度。因为每个句子是不一样长的，所以需要设定一个固定的长度给模型，数据中不够长的部分填充，超出部分舍去。训练的时候只有训练数据，因此观察训练数据的文本长度分布即可。分词可以使用jieba分词等工具。

train_text = []
for line in train_data:
    d = eval(line)
    t = jieba.cut(d['text'])
    train_text.append(t)

sentence_length = [len(x) for x in train_text] #train_text是train.csv中每一行分词之后的数据
%matplotlib notebook
import matplotlib.pyplot as plt
plt.hist(sentence_length,1000,normed=1,cumulative=True)
plt.xlim(0,1000)
plt.show()

得到长度的分布图：

可以看到长度小于1000的文本占据所有训练数据的80%左右，因此训练时每个文本固定长度为1000个词。

2.3 由文本得到训练用的mini-batch数据

目前我们手里的数据为csv形式的两列数据，一列字符串text，一列数字label。label部分不需要再处理了，不过text部分跟可训练的数据还差得远。

假设每个词对应的词向量维度为$Dim$，每一个样本的分词后的长度已知设为$W=1000$，每个mini-batch的大小为$N$。那么我们希望得到的是一个个维度为