【机器学习】特征工程 - 文本特征提取TfidfVectorizer

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对「文本」进行特征提取时，一般会用「单词」作为特征，即特征词。

TfidfVectorizer会计算特征词的「权重」，帮我们发现哪个词是最重要的。

比如，某个词在这篇文章中出现的频率很高，但在其他文章中出现的频率很低，那么这个词对于这篇文章的权重就高。

而 CountVectorizer 则只是单纯的计算特征词出现的「次数」，对于多篇文章的特征提取，就相对逊色。

一、特征提取API

sklearn.feature_extraction 是用来提取特征的API。

sklearn.feature_extraction.text.TfidfVectorizer( stop_words=[…] )

• fit_transform( data )：接收数据（文本或包含文本字符串的可迭代对象），返回提取的特征（权重矩阵）
• vector.inverse_transform(new_data)：将提取的特征，转换成之前的数据
• get_feature_names_out()：获取（特征）单词列表

参数：

• stop_words：停用词，数组类型，指定的停用词不再作为特征词。

二、提取特征

我们准备一组原始数据，「提取」特征：

from sklearn import feature_extraction

# 原始数据
old_data = [
    "I am your mather !"
    "I am your father !"
]

# 初始化
tf = feature_extraction.text.TfidfVectorizer()

# 提取特征
new_data = tf.fit_transform(old_data)
print(new_data)

输出：

  (0, 1)	0.31622776601683794
  (0, 2)	0.31622776601683794
  (0, 3)	0.6324555320336759
  (0, 0)	0.6324555320336759

提取的结果是sparse类型的特征矩阵，我们用type查看一下返回值类型：

new_data = tf.fit_transform(old_data)
print(type(new_data))

输出：

<class 'scipy.sparse._csr.csr_matrix'>

这种存储形式目的是「节省内存」，但不利于我们分析，接下来，我们把结果转化成数组形式。

三、转成数组

使用sparse矩阵的内置方法 toarray() 转成「数组」

from sklearn import feature_extraction

# 原始数据
old_data = [
    "I am your mather !"
    "I am your father !"
]

# 初始化
tf = feature_extraction.text.TfidfVectorizer()

# 提取特征
new_data = tf.fit_transform(old_data)
print(new_data.toarray())

输出：

[[0.63245553 0.31622777 0.31622777 0.63245553]]

这种格式看起来友好一些，接下来，我们来分析一下这个输出结果是什么意思。

四、特征名字

get_feature_names_out() 获取提取特征的「名字」

from sklearn import feature_extraction

# 原始数据
old_data = [
    "I am your mather !"
    "I am your father !"
]

# 初始化
tf = feature_extraction.text.TfidfVectorizer()

# 提取特征
new_data = tf.fit_transform(old_data)
print(new_data.toarray())
print(tf.get_feature_names_out())

输出：

[[0.63245553 0.31622777 0.31622777 0.63245553]]
['am' 'father' 'mather' 'your']

原始数据中的每一个单词，都被当做一个特征；

当然，字母和标点符号默认不统计，因为没有意义。

特征名字 [‘am’ ‘father’ ‘mather’ ‘your’] 和 提取的特征 [0.63245553 0.31622777 0.31622777 0.63245553] 是一 一 对应的。

意思是：特征词 am 的权重是 0.63245553，特征词 father 的权重是 0.31622777，…

五、转回原始数据

inverse_transform( ) 方法可以将提取的特征转换成原始数据：

from sklearn import feature_extraction

# 原始数据
old_data = [
    "I am your mather !"
    "I am your father !"
]

# 初始化
tf = feature_extraction.text.TfidfVectorizer()

# 提取特征
new_data = tf.fit_transform(old_data)
print(new_data.toarray())
# 转回原始数据
print(tf.inverse_transform(new_data))

输出：

[[0.63245553 0.31622777 0.31622777 0.63245553]]
[array(['father', 'mather', 'your', 'am'], dtype=')]