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    Python预测分词的实现

    作者:一天一篇Python库 时间:2021-08-08 18:23

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    • 前言
    • 加载模型
    • 构建词网
    • 维特比算法
    • 实战

    前言

    在机器学习中,我们有了训练集的话,就开始预测。预测是指利用模型对句子进行推断的过程。在中文分词任务中也就是利用模型推断分词序列,同时也叫解码。

    在HanLP库中,二元语法的解码由ViterbiSegment分词器提供。本篇将详细介绍ViterbiSegment的使用方式

    加载模型

    在前篇博文中,我们已经得到了训练的一元,二元语法模型。后续的处理肯定会基于这几个文件来处理。所以,我们首先要做的就是加载这些模型到程序中:

    if __name__ == "__main__":
        MODEL_PATH = "123"
        HanLP.Config.CoreDictionaryPath = MODEL_PATH + ".txt"
        HanLP.Config.BiGramDictionaryPath = MODEL_PATH + ".ngram.txt"
        CoreDictionary = SafeJClass("com.hankcs.hanlp.dictionary.CoreDictionary")
        CoreBiGramTableDictionary = SafeJClass('com.hankcs.hanlp.dictionary.CoreBiGramTableDictionary')
        print(CoreDictionary.getTermFrequency("秦机"))
        print(CoreBiGramTableDictionary.getBiFrequency("秦机","的"))
    

    运行之后,效果如下:

    频次

    这里我们使用CoreDictionary.getTermFrequency()方法获取”秦机“的频次。使用CoreBiGramTableDictionary.getBiFrequency()方法获取“秦机 的”的二元语法频次。

    构建词网

    在前文中我们介绍了符号“末##末“,代表句子结尾,”始##始“代表句子开头。而词网指的是句子中所有一元语法构成的网状结构。比如MSR词典中的“秦机和科技”这个句子,是给定的一元词典。我们将句子中所有单词找出来。得到如下词网:

    [始##始]
    [秦机]
    []
    [和,和科]
    [科技]
    [技]
    [末##末]
    

    对应的此图如下所示:

    科技

    当然,这里博主只是举例说明词网的概念,“和科”并不是一个单词。

    下面,我们来通过方法构建词网。具体代码如下:

    def build_wordnet(sent, trie):
        JString = JClass('java.lang.String')
        Vertex = JClass('com.hankcs.hanlp.seg.common.Vertex')
        WordNet = JClass('com.hankcs.hanlp.seg.common.WordNet')
        searcher = trie.getSearcher(JString(sent), 0)
        wordnet = WordNet(sent)
        while searcher.next():
            wordnet.add(searcher.begin + 1,
                        Vertex(sent[searcher.begin:searcher.begin + searcher.length], searcher.value, searcher.index))
        # 原子分词,保证图连通
        vertexes = wordnet.getVertexes()
        i = 0
        while i < len(vertexes):
            if len(vertexes[i]) == 0:  # 空白行
                j = i + 1
                for j in range(i + 1, len(vertexes) - 1):  # 寻找第一个非空行 j
                    if len(vertexes[j]):
                        break
                wordnet.add(i, Vertex.newPunctuationInstance(sent[i - 1: j - 1]))  # 填充[i, j)之间的空白行
                i = j
            else:
                i += len(vertexes[i][-1].realWord)
    
        return wordnet
    
    
    if __name__ == "__main__":
        MODEL_PATH = "123"
        HanLP.Config.CoreDictionaryPath = MODEL_PATH + ".txt"
        HanLP.Config.BiGramDictionaryPath = MODEL_PATH + ".ngram.txt"
        CoreDictionary = SafeJClass("com.hankcs.hanlp.dictionary.CoreDictionary")
        CoreBiGramTableDictionary = SafeJClass('com.hankcs.hanlp.dictionary.CoreBiGramTableDictionary')
        print(build_wordnet("秦机和科技", CoreDictionary.trie))
    

    运行之后,我们会得到与上图归纳差不多的内容:

    效果

    维特比算法

    如果现在我们赋予上述词图每条边以二元语法的概率作为距离,那么如何求解词图上的最短路径就是一个关键问题。

    假设文本长度为n,则一共有2(n-1次方)种切分方式,因为每2个字符间都有2种选择:切或者不切,时间复杂度就为O(2(n-1次方))。显然不切实际,这里我们考虑使用维特比算法。

    维特比算法原理:它分为前向和后向两个步骤。

    • 前向:由起点出发从前往后遍历节点,更新从起点到该节点的最下花费以及前驱指针
    • 后向:由终点出发从后往前回溯前驱指针,取得最短路径

    维特比算法用python代码的实现如下:

    def viterbi(wordnet):
        nodes = wordnet.getVertexes()
        # 前向遍历
        for i in range(0, len(nodes) - 1):
            for node in nodes[i]:
                for to in nodes[i + len(node.realWord)]:
                    # 根据距离公式计算节点距离,并维护最短路径上的前驱指针from
                    to.updateFrom(node)
        # 后向回溯
        # 最短路径
        path = []
        # 从终点回溯
        f = nodes[len(nodes) - 1].getFirst()
        while f:
            path.insert(0, f)
            # 按前驱指针from回溯
            f = f.getFrom()
        return [v.realWord for v in path]
    

    实战

    现在我们来做个测试,我们在msr_test_gold.utf8上训练模型,为秦机和科技常见词图,最后运行维特比算法。详细代码如下所示:

    if __name__ == "__main__":
        MODEL_PATH = "123"
        corpus_path = r"E:\ProgramData\Anaconda3\Lib\site-packages\pyhanlp\static\data\test\icwb2-data\gold\msr_test_gold.utf8"
        train_model(corpus_path, MODEL_PATH)
        HanLP.Config.CoreDictionaryPath = MODEL_PATH + ".txt"
        HanLP.Config.BiGramDictionaryPath = MODEL_PATH + ".ngram.txt"
        CoreDictionary = SafeJClass("com.hankcs.hanlp.dictionary.CoreDictionary")
        CoreBiGramTableDictionary = SafeJClass('com.hankcs.hanlp.dictionary.CoreBiGramTableDictionary')
        ViterbiSegment = JClass('com.hankcs.hanlp.seg.Viterbi.ViterbiSegment')
        MODEL_PATH = "123"
        HanLP.Config.CoreDictionaryPath = MODEL_PATH + ".txt"
        HanLP.Config.BiGramDictionaryPath = MODEL_PATH + ".ngram.txt"
        sent = "秦机和科技"
        wordnet = build_wordnet(sent, CoreDictionary.trie)
        print(viterbi(wordnet))
    

    效果

    有的人可能有疑问,因为二元模型里,本身就存在秦机 和
    科技这个样本。这么做不是多此一举吗?那好,我们替换sent的文本内容为“北京和广州”,这个样本可不在模型中。运行之后,效果如下:

    效果如下

    我们发现依然能正确的分词为[北京 和 广州],这就是二元语法模型的泛化能力。至此我们走通了语料标注,训练模型,预测分词结果的完整步骤。

    jsjbwy
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