Python文本聚类分析

本文将会从数据预处理、特征提取、聚类算法选择等多个方面详细介绍Python文本聚类分析的步骤和方法。

一、数据预处理

数据预处理是文本聚类分析的第一步，其目的是对原始文本数据进行去噪、规范化、标准化等处理，以便后续的特征提取和聚类。

常见的文本预处理方法有：

1、去除停用词和标点符号，如“的”、“了”等，可以减小文本的维度，加快计算速度；

import jieba
import re

#去除停用词和标点符号
def clean_text(text):
    stop_words = [word.strip() for word in open('stop_words.txt', 'r', encoding='utf-8')]
    text = re.sub('[^\u4e00-\u9fa5]+', '', text)
    seg_list = jieba.cut(text, cut_all=False)
    cleaned = ''
    for word in seg_list:
        if word not in stop_words:
            cleaned += word + ' '
    return cleaned.strip()

2、文本去重，如果有相同或者高度相似的文本，可以考虑只保留其中一个；

import difflib

#去除重复和高度相似的文本，文件text_list.txt存有多篇文本，每篇文本一行
def deduplicate_text(source_file, target_file):
    with open(source_file, 'r', encoding='utf-8') as f:
        text_list = f.readlines()
    deduplicated = []
    for i, text in enumerate(text_list):
        duplicate = False
        for j, dedup_text in enumerate(deduplicated):
            sim = difflib.SequenceMatcher(None, text, dedup_text).quick_ratio()
            if sim > 0.7:
                duplicate = True
                break
        if not duplicate:
            deduplicated.append(text)
    with open(target_file, 'w', encoding='utf-8') as f:
        f.writelines(deduplicated)

3、对文本进行词性标注，以便后续的关键词提取、实体识别等处理。

import jieba.posseg as pseg

#对文本进行词性标注
def pos_tag(text):
    words = pseg.cut(text)
    for word, flag in words:
        print(word, flag)

二、特征提取

特征提取是文本聚类分析的核心步骤，其目的是将文本转换为数值型特征向量，以便后续的聚类算法处理。

常见的文本特征提取方法有：

1、词袋模型，将每篇文本看作一个词汇集合，构造文本-词汇矩阵。其中，每行表示一篇文本，每列表示一个词汇，矩阵中的元素为该词汇在该文本中出现的次数或者频率等统计信息；

from sklearn.feature_extraction.text import CountVectorizer

#使用词袋模型进行特征提取
corpus = ['这是一篇文本', '这是另外一篇文本', '这是第三篇文本']
vectorizer = CountVectorizer()
X = vectorizer.fit_transform(corpus)
print(X.toarray())

2、TF-IDF模型，将每篇文本看作一组词语的权重向量，以便后续的聚类算法处理。其中，TF（term frequency）表示词语在文本中出现的频率，IDF（inverse document frequency）表示词语在整个语料库中出现的逆文档频率。

from sklearn.feature_extraction.text import TfidfVectorizer

#使用TF-IDF模型进行特征提取
corpus = ['这是一篇文本', '这是另外一篇文本', '这是第三篇文本']
vectorizer = TfidfVectorizer()
X = vectorizer.fit_transform(corpus)
print(X.toarray())

3、Word2Vec模型，将每个单词映射为一个数值型向量，以便后续的聚类算法处理。

from gensim.models import Word2Vec

#使用Word2Vec模型进行特征提取
sentences = [['这', '是', '一篇', '文本'], ['这', '是', '另外', '一篇', '文本'], ['这', '是', '第三篇', '文本']]
model = Word2Vec(sentences, size=100, window=5, min_count=1, workers=4)
print(model['文本'])

三、聚类算法选择

聚类算法是文本聚类分析的关键步骤，其目的是将文本分成若干个组或簇，以便后续的文本分类、文本挖掘等分析。

常见的文本聚类算法有：

1、K-Means算法，将文本分成K个簇，最小化簇内的平方误差和；

from sklearn.cluster import KMeans

#使用K-Means算法对文本进行聚类
X = [[1,2], [1,4], [1,0], [10,2], [10,4], [10,0]]
kmeans = KMeans(n_clusters=2).fit(X)
print(kmeans.labels_)

2、Hierarchical Clustering算法，自下而上或者自上而下聚合文本，直至形成一颗完整的聚类树；

from sklearn.cluster import AgglomerativeClustering

#使用Hierarchical Clustering算法对文本进行聚类
X = [[1,2], [1,4], [1,0], [10,2], [10,4], [10,0]]
clustering = AgglomerativeClustering(n_clusters=2).fit(X)
print(clustering.labels_)

3、DBSCAN算法，将密度相连的文本分到同一个簇中。

from sklearn.cluster import DBSCAN

#使用DBSCAN算法对文本进行聚类
X = [[1,2], [1,4], [1,0], [10,2], [10,4], [10,0]]
dbscan = DBSCAN(eps=3, min_samples=2).fit(X)
print(dbscan.labels_)

四、总结

本文从数据预处理、特征提取、聚类算法选择等多个方面详细介绍了Python文本聚类分析的步骤和方法。期望本文能够为Python文本聚类分析初学者提供一些帮助。