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介绍资料
以下是一篇关于《Python知识图谱中华古诗词可视化》的技术说明文档,涵盖技术实现路径与代码示例:
Python知识图谱中华古诗词可视化技术说明
一、项目背景与目标
中华古诗词蕴含丰富的文化信息(作者、朝代、意象、情感等),通过知识图谱技术可构建诗词间的关联网络,结合可视化技术实现:
- 诗词关系网络的可视化展示
- 诗人/朝代维度的数据分析
- 意象与情感的空间分布分析
二、技术架构
mermaid
graph LR | |
A[数据采集] --> B[知识图谱构建] | |
B --> C[图数据库存储] | |
C --> D[Python可视化分析] | |
D --> E[Web交互展示] |
三、关键技术实现
1. 数据采集与预处理
数据源选择:
- 结构化数据:中国诗词库(CCPC)、全唐诗/全宋词数据库
- 半结构化数据:古诗文网API(需爬虫处理)
- 非结构化数据:PDF古籍文献(OCR识别)
示例代码(爬虫+清洗):
python
import requests | |
from bs4 import BeautifulSoup | |
import pandas as pd | |
def scrape_poem(url): | |
headers = {'User-Agent': 'Mozilla/5.0'} | |
response = requests.get(url, headers=headers) | |
soup = BeautifulSoup(response.text, 'lxml') | |
# 解析诗词标题、作者、内容 | |
title = soup.find('h1').text | |
author = soup.find('p', class_='source').a.text | |
content = '\n'.join([p.text for p in soup.find_all('p', class_='content')]) | |
return {'title': title, 'author': author, 'content': content} | |
# 批量处理示例 | |
urls = [...] # 古诗文网诗词URL列表 | |
data = [scrape_poem(url) for url in urls] | |
df = pd.DataFrame(data) | |
df.to_csv('poems_raw.csv', index=False) |
2. 知识图谱构建
实体识别与关系抽取:
- 实体类型:诗人、朝代、诗词、意象、情感
- 关系类型:
- 诗人-朝代(所属关系)
- 诗词-诗人(创作关系)
- 诗词-意象(包含关系)
- 诗词-情感(分类关系)
Neo4j图数据库存储:
python
from py2neo import Graph, Node, Relationship | |
# 连接数据库 | |
graph = Graph("bolt://localhost:7687", auth=("neo4j", "password")) | |
# 创建节点示例 | |
li_bai = Node("Poet", name="李白", dynasty="唐") | |
jing_yesi = Node("Poem", title="静夜思") | |
graph.create(li_bai) | |
graph.create(jing_yesi) | |
# 创建关系 | |
rel = Relationship(li_bai, "WROTE", jing_yesi) | |
graph.create(rel) |
3. 可视化实现方案
方案1:NetworkX静态网络图
python
import networkx as nx | |
import matplotlib.pyplot as plt | |
G = nx.Graph() | |
G.add_nodes_from(["李白", "杜甫", "王维"]) | |
G.add_edges_from([("李白", "杜甫"), ("杜甫", "王维")]) | |
plt.figure(figsize=(10, 8)) | |
pos = nx.spring_layout(G) | |
nx.draw(G, pos, with_labels=True, node_size=3000, node_color="skyblue", font_size=12) | |
plt.title("唐代诗人关系网络") | |
plt.show() |
方案2:PyVis动态交互图
python
from pyvis.network import Network | |
net = Network(height="750px", width="100%", directed=False) | |
net.add_node("李白", title="唐代诗人") | |
net.add_node("杜甫", title="诗圣") | |
net.add_edge("李白", "杜甫", value=2) | |
net.show("poets_network.html") |
方案3:D3.js高级可视化(需Flask集成)
python
from flask import Flask, render_template | |
import json | |
app = Flask(__name__) | |
@app.route('/') | |
def visualize(): | |
# 从Neo4j查询数据并转换为D3.js格式 | |
graph_data = { | |
"nodes": [{"id": "李白", "group": 1}, {"id": "杜甫", "group": 1}], | |
"links": [{"source": "李白", "target": "杜甫", "value": 1}] | |
} | |
return render_template('d3_graph.html', data=json.dumps(graph_data)) | |
if __name__ == '__main__': | |
app.run() |
4. 高级分析功能实现
情感分析(基于TextBlob)
python
from textblob import TextBlob | |
def analyze_sentiment(text): | |
blob = TextBlob(text) | |
return blob.sentiment.polarity # 返回情感极性值(-1~1) | |
# 示例分析 | |
poem_text = "床前明月光,疑是地上霜..." | |
sentiment = analyze_sentiment(poem_text) | |
print(f"情感得分: {sentiment:.2f}") |
意象词云生成
python
from wordcloud import WordCloud | |
import jieba | |
# 中文分词处理 | |
text = " ".join(jieba.cut("明月几时有 把酒问青天")) | |
# 生成词云 | |
wc = WordCloud(font_path="simhei.ttf", | |
background_color="white", | |
width=800, height=600).generate(text) | |
wc.to_file("poem_wordcloud.png") |
四、系统优化方向
- 性能优化:
- 使用Redis缓存频繁查询结果
- 对大规模图数据采用图计算框架(如GraphX)
- 交互增强:
- 添加时间轴动态展示朝代演变
- 实现多维度筛选(朝代/情感/意象)
- 算法升级:
- 引入BERT模型进行深度语义分析
- 使用社区发现算法(Louvain)识别诗人群体
五、应用场景示例
- 教育领域:诗词关系网络辅助教学
- 文化研究:分析不同朝代创作风格演变
- 旅游开发:结合地理信息展示诗词创作地分布
六、技术挑战与解决方案
挑战 | 解决方案 |
---|---|
古籍OCR识别错误 | 结合人工校验与规则修正 |
多义词消歧 | 引入上下文语境分析 |
大规模图渲染性能 | 采用WebGL加速(如Three.js) |
此技术说明可根据实际需求扩展具体实现细节,建议结合Jupyter Notebook进行交互式开发,并使用Docker容器化部署完整系统。
运行截图
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