自动关键字提取:使用余弦相似度作为特征

机器算法验证 文本挖掘 特征工程 监督学习 余弦距离 余弦相似度
2022-03-23 20:06:36

我有一个文档术语矩阵,现在我想使用监督学习方法(SVM、朴素贝叶斯……)为每个文档提取关键字。在这个模型中,我已经使用了 Tf-idf、Pos 标签、...M

但现在我想知道下一个。我有一个矩阵与术语之间的余弦相似性。C

是否有可能将这种相似性用作我的模型的特征?我的想法是文档 d 中的术语使用文档中所有术语与术语的余弦相似度的平均值这有用吗?iddi

1个回答

我不知道如何通过监督学习进行关键字提取,但我确实知道如何通过无监督学习来进行。

有几种方法可以做到这一点,所以这里它们是:

分层的

您可以直接在术语相似度矩阵上应用任何层次聚类方法(使用任何相似度函数,而不仅仅是余弦)

在 scikit-learn 中,你会做这样的事情:

from sklearn.feature_extraction.text import TfidfVectorizer
from sklearn.metrics.pairwise import cosine_similarity
from sklearn.cluster import AgglomerativeClustering

vectorizer = TfidfVectorizer(stop_words='english')
X = vectorizer.fit_transform(data)
C = 1 - cosine_similarity(X.T)
ward = AgglomerativeClustering(n_clusters=k, linkage='ward').fit(C)
label = ward.labels_

资料来源:[1]

但由于它是凝聚式聚类,因此计算成本很高,并且需要一段时间来计算。

K-均值

另一种可能性是对术语文档矩阵的行执行通常的 k-means,然后为每个质心找到最常见的术语

例如,在 scikit learn 中,这是这样做的:

from sklearn.cluster import KMeans

km = KMeans(n_clusters=k, init='k-means++', max_iter=100, n_init=1)
km.fit(X)
order_centroids = km.cluster_centers_.argsort()[:, ::-1]
terms = vectorizer.get_feature_names()
for i in range(k):
    print("Cluster %d:" % i, end='')
    for ind in order_centroids[i, :10]:
        print(' %s' % terms[ind], end='')

资料来源:[2]

但是k-means依赖于欧几里得距离,这对于稀疏的高维数据是不利的。还有其他技术更适用于文本并使用余弦相似度

余弦 K 均值和分散/聚集

可以将 Cosine 与 K-means 一起使用(参见例如[3]):将质心计算为每个集群中所有文档的平均值,然后使用 cosine 计算到最近质心的距离。

最后,您可以像通常的 k-means 一样提取关键字。

将平均质心计算为集群中所有文档的平均值并不总是好的。Scatter/Gather 算法[4]中提出了另一种方法:集群的质心是该集群中所有文档的串联。

对于这种方法,您只需要为每个质心集群采用最常见的术语。

scikit learn 中没有这些算法的实现,但是您可以通过扩展KMeans.

请注意,在这两种情况下,质心变得非常密集:比每个集群中的其余文档更密集,因此您可能希望截断质心中的术语,即删除“不重要”的术语。(见[8])。

光谱聚类

另一种方法是应用谱聚类。您需要提供一个已有的相似度矩阵,它会在上面找到聚类。

它在SpectralClustering类中实现,参见[5]中的示例。请注意,由于您已经有一个预先计算的矩阵,因此您需要affinity='precumputed'在初始化时使用属性。

Spectral clustering 与 Kernel KMeans 有关:有论文(参见 [7])表明它们是同一事物。我最近遇到了一个可能有用的内核 KMeans 实现:https ://gist.github.com/mblondel/6230787

非负矩阵分解

最后,您可以使用线性代数中的一些分解技术对术语文档矩阵进行聚类,例如 SVD(这将是所谓的“潜在语义分析”)或非负矩阵分解。后者可以看作是聚类,它可以同时聚类矩阵的行和列。

例如,您可以通过以下方式提取关键字

from sklearn.decomposition import NMF
nmf = NMF(n_components=k, random_state=1).fit(X)

feature_names = vectorizer.get_feature_names()

for topic_idx, topic in enumerate(nmf.components_):
    print("Topic #%d:" % topic_idx)
    print(" ".join([feature_names[i]
                    for i in topic.argsort()[:-10-1:-1]]))
    print()

代码来源:[6]

尽管这里的示例是在 python scikit-learn 中,但我认为为 R 找到一些示例应该不是什么大问题

来源