Python之 文本聚类

  文本聚类/分类算法在自然语言处理中是非常基础但又重要的,其实聚类和分类最大的区别就是需不需要训练样本,因此我们也可以把聚类想象成是一种无监督的分类问题。文本聚类算法相较于结构化数据聚类算法最大的差异就是需要从文本数据中提取关键词,然后将关键词向量化后形成可计算相似度的文本向量矩阵。
  语料下载地址:任选部分语料放在D盘yuliao文件夹(新建文件夹)中
  Python文本聚类(K-means)程序如下:

import re
import os
import string
import jieba
import logging
import sys
import codecs
import traceback
import pandas as pd
import numpy as np
from sklearn import feature_extraction
from sklearn.feature_extraction.text import TfidfTransformer
from sklearn.feature_extraction.text import CountVectorizer
from sklearn.cluster import KMeans
from collections import Counter
from sklearn import metrics

# ========  数据编码格式转化  ========
def get_text():
    base_path = "D:\\yuliao\\"
    filelist = os.listdir(base_path) #功能相当于在base_path目录下执行dir命令,返回为list类型 
    data_dict = {}
    f2 = open('D:\\data.txt', 'w',encoding='utf-8')
    for files in filelist:
        f = open(base_path + files, 'r',encoding='utf-8')
        text = f.read().replace('\n', '')
        #data_temp = text  # 转换为unicode编码形式
        data = ''.join(re.findall(u'[\u4e00-\u9fff]+', text))  # 必须为unicode类型,取出所有中文字符
        f2.write(data + '\n')
    f2.close()

class TextCluster(object):
    # 初始化函数,重写父类函数
    def __init__(self):
        pass

    def seg_words(self, sentence):
        seg_list = jieba.cut(sentence)  # 默认是精确模式
        return " ".join(seg_list)       # 分词,然后将结果列表形式转换为字符串

    # 加载用户词典
    def load_userdictfile(self, dict_file):
        jieba.load_userdict(dict_file)

    def load_processfile(self, process_file):
        corpus_list = []
        try:
            fp = open(process_file, "r",encoding='utf-8')
            for line in fp:
                conline = line.strip()
                corpus_list.append(conline)
            return True, corpus_list
        except:
            logging.error(traceback.format_exc())
            return False, "get process file fail"

    def output_file(self, out_file, item):

        try:
            fw = open(out_file, "a")
            fw.write('%s' % (item),encoding='utf-8')
            fw.close()
        except:
            logging.error(traceback.format_exc())
            return False, "out file fail"

    # 释放内存资源
    def __del__(self):
        pass

    def process(self, process_file, tf_ResFileName, tfidf_ResFileName, num_clusters, cluster_ResFileName):
        try:
            sen_seg_list = []
            flag, lines = self.load_processfile(process_file)
            if flag == False:
                logging.error("load error")
                return False, "load error"
            for line in lines:
                sen_seg_list.append(self.seg_words(line))
            # 该类会将文本中的词语转换为词频矩阵,矩阵元素a[i][j] 表示j词在i类文本下的词频
            tf_vectorizer = CountVectorizer()

            # fit_transform是将文本转为词频矩阵
            tf_matrix = tf_vectorizer.fit_transform(sen_seg_list)
            tf_weight = tf_matrix.toarray()
            # print tf_weight

            # 该类会统计每个词语的tf-idf权值
            tfidf_transformer = TfidfTransformer()

            # fit_transform是计算tf-idf
            tfidf_matrix = tfidf_transformer.fit_transform(tf_matrix)

            # 获取词袋模型中的所有词语
            word_list = tf_vectorizer.get_feature_names()

            # 将tf-idf矩阵抽取出来,元素a[i][j]表示j词在i类文本中的tf-idf权重
            tfidf_weight = tfidf_matrix.toarray()

            # 打印特征向量文本内容
            # print 'Features length: ' + str(len(word_list))
            tf_Res = codecs.open(tf_ResFileName, 'w', 'utf-8')
            word_list_len = len(word_list)
            for num in range(word_list_len):
                if num == word_list_len - 1:
                    tf_Res.write(word_list[num])
                else:
                    tf_Res.write(word_list[num] + '\t')
            tf_Res.write('\r\n')

            # 打印每类文本的tf-idf词语权重,第一个for遍历所有文本,第二个for便利某一类文本下的词语权重
            for i in range(len(tf_weight)):
                # print u"-------这里输出第", i, u"类文本的词语tf-idf权重------"
                for j in range(word_list_len):
                    if j == word_list_len - 1:
                        tf_Res.write(str(tf_weight[i][j]))
                    else:
                        tf_Res.write(str(tf_weight[i][j]) + '\t')
                tf_Res.write('\r\n')
            tf_Res.close()

            # 输出tfidf矩阵
            tfidf_Res = codecs.open(tfidf_ResFileName, 'w', 'utf-8')

            for num in range(word_list_len):
                if num == word_list_len - 1:
                    tfidf_Res.write(word_list[num])
                else:
                    tfidf_Res.write(word_list[num] + '\t')
            tfidf_Res.write('\r\n')

            # 打印每类文本的tf-idf词语权重,第一个for遍历所有文本,第二个for便利某一类文本下的词语权重
            for i in range(len(tfidf_weight)):
                for j in range(len(word_list)):
                    if j == word_list_len - 1:
                        tfidf_Res.write(str(tfidf_weight[i][j]))
                    else:
                        tfidf_Res.write(str(tfidf_weight[i][j]) + '\t')
                tfidf_Res.write('\r\n')
            tfidf_Res.close()

            # ========   聚类分析   =========
            km = KMeans(n_clusters=num_clusters)
            km.fit(tfidf_matrix)
            print ("===== 总体轮廓系数 =====")
            print (metrics.silhouette_score(tfidf_matrix, km.labels_, metric='euclidean')) #轮廓系数[-1,1]
            kas=metrics.silhouette_samples(tfidf_matrix, km.labels_, metric='euclidean') #生成每个文件轮廓系数
            print ("===== 每类样本个数 =====")
            print (Counter(km.labels_))  # 每类分到多少样本
            # 中心点
            # print(km.cluster_centers_)
            # 每个样本所属的簇
            clusterRes = codecs.open(cluster_ResFileName, 'w', 'utf-8')
            # 将数据写入文件
            count = 1
            a=os.listdir("D:\\yuliao\\")
            kas1=kas.tolist()
            while count <= len(km.labels_):
                clusterRes.write(str(count) +'\t'+a[count-1]+'\t'+str(km.labels_[count - 1])+'\t'+str(kas1[count-1]))
                clusterRes.write('\r\n')
                count = count + 1
            clusterRes.close()
        except:
            logging.error(traceback.format_exc())
            return False, "process fail"

# 输出聚类结果
if __name__ == "__main__":
    rootdir = "D:\\"
    get_text()
    tc = TextCluster()
    tc.process(rootdir+"data.txt", rootdir+"tf_Result.txt", rootdir+"tfidf_Result.txt",3, rootdir+"cluster_Result.txt")
    # data.txt记录所有数据集,一行是一个文本
    # tf_Result.txt记录关键词及对应文本出现频数
    # tfidf_Result.txt记录关键词及对应文本重要性
    # cluster_Result.txt记录聚类结果文件名+对应类别

  程序结果如下:

轮廓系数评估指标可查看:机器学习之聚类评估指标(轮廓系数)

分类: 自然语言处理