NLP 使用Word2vec实现文本分类

news2024/9/20 14:47:15
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🍦 参考文章：365天深度学习训练营
 
🍖 原作者：[K同学啊 | 接辅导、项目定制]\n🚀 文章来源：[K同学的学习圈子](https://www.yuque.com/mingtian-fkmxf/zxwb45)

一、加载数据 

import torch
import torch.nn as nn
import torchvision
from torchvision import transforms, datasets
import os,PIL,pathlib,warnings
 
warnings.filterwarnings("ignore")             #忽略警告信息
 
device = torch.device("cuda" if torch.cuda.is_available() else "cpu")
print(device)

import pandas as pd
 
# 加载自定义中文数据
train_data = pd.read_csv('D:/train.csv', sep='\t', header=None)
print(train_data)

 二、构造数据迭代器

# 构造数据集迭代器
def coustom_data_iter(texts, labels):
    for x, y in zip(texts, labels):
        yield x, y
        
x = train_data[0].values[:]
#多类标签的one-hot展开
y = train_data[1].values[:]
print(x,"\n",y)

yield x, y：使用 yield 关键字，将每次迭代得到的 (x, y) 元组作为迭代器的输出。yield 的作用类似于 return，但不同之处在于它会暂停函数的执行，并将结果发送给调用方，但函数的状态会被保留，以便下次调用时从上次离开的地方继续执行。 

 三、构建词典

from gensim.models.word2vec import Word2Vec
import numpy as np
 
# 训练 Word2Vec 浅层神经网络模型
w2v = Word2Vec(vector_size=100, #是指特征向量的维度，默认为100。
               min_count=3)     #可以对字典做截断. 词频少于min_count次数的单词会被丢弃掉, 默认值为5。
 
w2v.build_vocab(x)
w2v.train(x,                         
          total_examples=w2v.corpus_count, 
          epochs=20)

Word2Vec可以直接训练模型，一步到位。这里分了三步

  • Word2Vec(vector_size=100, min_count=3): 创建了一个Word2Vec对象，设置了词向量的维度为100，同时设置了词频最小值为3，即只有在训练语料中出现次数不少于3次的词才会被考虑。

  • w2v.build_vocab(x): 使用 build_vocab 方法根据输入的文本数据 x 构建词典。build_vocab 方法会统计输入文本中每个词汇出现的次数，并按照词频从高到低的顺序将词汇加入词典中。

  • w2v.train(x, total_examples=w2v.corpus_count, epochs=20): 训练Word2Vec模型，其中：

  1. x是训练数据。
  2. total_examples=w2v.corpus_count:total_examples 参数指定了训练时使用的文本数量，这里使用的是 w2v.corpus_count 属性，表示输入文本的数量
  3. epochs=20指定了训练的轮数，每轮对整个数据集进行一次训练。
# 将文本转化为向量
def average_vec(text):
    vec = np.zeros(100).reshape((1, 100))
    for word in text:
        try:
            vec += w2v.wv[word].reshape((1, 100))
        except KeyError:
            continue
    return vec
 
# 将词向量保存为 Ndarray
x_vec = np.concatenate([average_vec(z) for z in x])
 
# 保存 Word2Vec 模型及词向量
w2v.save('w2v_model.pkl')

这段代码逐步完成了将文本转化为词向量的过程，并保存了Word2Vec模型及词向量。

  1. average_vec(text): 这个函数接受一个文本列表作为输入，并返回一个平均词向量。它首先创建了一个形状为 (1, 100) 的全零NumPy数组 vec，用于存储文本的词向量的累加和。然后，它遍历文本中的每个词，尝试从已经训练好的Word2Vec模型中获取词向量，如果词在模型中存在，则将其词向量加到 vec 中。如果词不在模型中（KeyError异常），则跳过该词。最后，返回词向量的平均值。

  2. x_vec = np.concatenate([average_vec(z) for z in x]): 这一行代码使用列表推导式，对数据集中的每个文本 z 调用 average_vec 函数，得到文本的词向量表示。然后，使用 np.concatenate 函数将这些词向量连接成一个大的NumPy数组 x_vec。这个数组的形状是 (样本数, 100)，其中样本数是数据集中文本的数量。

  3. w2v.save('w2v_model.pkl'): 这一行代码保存了训练好的Word2Vec模型及词向量。w2v.save() 方法将整个Word2Vec模型保存到文件中。

train_iter = coustom_data_iter(x_vec, y)
print(len(x),len(x_vec))

  1. train_iter = coustom_data_iter(x_vec, y): 这行代码创建了一个名为 train_iter 的迭代器，用于迭代训练数据。它调用了一个名为 coustom_data_iter 的函数，该函数接受两个参数 x_vec 和 y，分别表示训练样本的特征和标签。在这个上下文中，x_vec 是一个NumPy数组，包含了训练样本的特征向量表示，y 是一个数组，包含了训练样本的标签。该迭代器将用于训练模型。

  2. print(len(x),len(x_vec)): 这行代码打印了训练数据的长度，即 x 的长度和 x_vec 的长度。在这里，len(x) 表示训练样本的数量，len(x_vec) 表示每个样本的特征向量的长度（通常表示特征的维度）。这行代码的目的是用于验证数据的准备是否正确，以及特征向量的维度是否与预期一致。

 

label_name = list(set(train_data[1].values[:]))
print(label_name)

 四、生成数据批次和迭代器

text_pipeline  = lambda x: average_vec(x)
label_pipeline = lambda x: label_name.index(x)
print(text_pipeline("你在干嘛"))
print(label_pipeline("Travel-Query"))

  1. text_pipeline = lambda x: average_vec(x): 这一行定义了一个名为 text_pipeline 的匿名函数（lambda函数），它接受一个参数 x（文本数据）。在函数体内部，它调用了前面定义的 average_vec 函数，将文本数据 x 转换为词向量的平均值。

  2. label_pipeline = lambda x: label_name.index(x): 这一行定义了另一个匿名函数 label_pipeline，它接受一个参数 x，该参数表示标签数据。在函数体内部，它调用了 index 方法来查找标签在 label_name 列表中的索引，并返回该索引值。

  3. print(text_pipeline("你在干嘛")): 这行代码调用了 text_pipeline 函数，将字符串 "你在干嘛" 作为参数传递给函数。函数会将这个文本转换为词向量的平均值，并打印出来。

  4. print(label_pipeline("Travel-Query")): 这行代码调用了 label_pipeline 函数，将字符串 "Travel-Query" 作为参数传递给函数。函数会在 label_name 列表中查找 "Travel-Query" 的索引，并打印出来。

 

from torch.utils.data import DataLoader
 
def collate_batch(batch):
    label_list, text_list= [], []
    
    for (_text, _label) in batch:
        # 标签列表
        label_list.append(label_pipeline(_label))
        
        # 文本列表
        processed_text = torch.tensor(text_pipeline(_text), dtype=torch.float32)
        text_list.append(processed_text)
 
    label_list = torch.tensor(label_list, dtype=torch.int64)
    text_list  = torch.cat(text_list)
    
    return text_list.to(device),label_list.to(device)
 
# 数据加载器，调用示例
dataloader = DataLoader(train_iter,
                        batch_size=8,
                        shuffle   =False,
                        collate_fn=collate_batch)

  1. text_pipeline = lambda x: average_vec(x): 这行代码创建了一个名为 text_pipeline 的匿名函数，该函数接受一个参数 x，表示文本数据。在这里，text_pipeline 函数被定义为 average_vec(x)，即调用之前定义的 average_vec 函数，用来将文本转换为向量表示。

  2. label_pipeline = lambda x: label_name.index(x): 这行代码创建了一个名为 label_pipeline 的匿名函数，该函数接受一个参数 x，表示标签数据。在这里，label_pipeline 函数被定义为 label_name.index(x)，即查找 x 在 label_name 列表中的索引，返回其索引值作为标签的表示。

  3. collate_batch(batch): 这是一个自定义的函数，用于处理一个批次（batch）的数据。它接受一个批次的数据作为输入，并对数据进行处理，最后返回处理后的文本和标签列表。

  4. 在 collate_batch 函数中：

    • 首先，创建了两个空列表 label_list 和 text_list，用于存储标签和文本数据。
    • 然后，对批次中的每个样本进行遍历，提取样本的文本和标签。
    • 对于标签部分，调用了 label_pipeline 函数将标签转换为模型可接受的格式，并添加到 label_list 中。
    • 对于文本部分，调用了 text_pipeline 函数将文本转换为向量表示，并转换为 PyTorch 张量格式，并添加到 text_list 中。
    • 最后，将 label_list 转换为 PyTorch 整数张量格式，将 text_list 进行拼接并转换为 PyTorch 浮点数张量格式，并返回这两个张量。

  5. dataloader = DataLoader(train_iter, batch_size=8, shuffle=False, collate_fn=collate_batch): 这行代码创建了一个 PyTorch 的数据加载器 DataLoader，用于加载训练数据。其中参数说明如下：

    • train_iter 是之前定义的用于迭代训练数据的迭代器。
    • batch_size=8 指定了每个批次的样本数量为 8。
    • shuffle=False 表示不对数据进行洗牌，即不打乱样本的顺序。
    • collate_fn=collate_batch 指定了数据加载器在每个批次加载数据时调用的数据处理函数为 collate_batch 函数，用于处理每个批次的数据。

 

五、构建模型

from torch import nn
 
class TextClassificationModel(nn.Module):
 
    def __init__(self, num_class):
        super(TextClassificationModel, self).__init__()
        self.fc = nn.Linear(100, num_class)
 
    def forward(self, text):
        return self.fc(text)

num_class  = len(label_name)
vocab_size = 100000
em_size    = 12
model      = TextClassificationModel(num_class).to(device)

import time
 
def train(dataloader):
    model.train()  # 切换为训练模式
    total_acc, train_loss, total_count = 0, 0, 0
    log_interval = 50
    start_time   = time.time()
 
    for idx, (text,label) in enumerate(dataloader):
        predicted_label = model(text)
        
        optimizer.zero_grad()                    # grad属性归零
        loss = criterion(predicted_label, label) # 计算网络输出和真实值之间的差距，label为真实值
        loss.backward()                          # 反向传播
        torch.nn.utils.clip_grad_norm_(model.parameters(), 0.1) # 梯度裁剪
        optimizer.step()  # 每一步自动更新
        
        # 记录acc与loss
        total_acc   += (predicted_label.argmax(1) == label).sum().item()
        train_loss  += loss.item()
        total_count += label.size(0)
        
        if idx % log_interval == 0 and idx > 0:
            elapsed = time.time() - start_time
            print('| epoch {:1d} | {:4d}/{:4d} batches '
                  '| train_acc {:4.3f} train_loss {:4.5f}'.format(epoch, idx,len(dataloader),
                                              total_acc/total_count, train_loss/total_count))
            total_acc, train_loss, total_count = 0, 0, 0
            start_time = time.time()
 
def evaluate(dataloader):
    model.eval()  # 切换为测试模式
    total_acc, train_loss, total_count = 0, 0, 0
 
    with torch.no_grad():
        for idx, (text,label) in enumerate(dataloader):
            predicted_label = model(text)
            
            loss = criterion(predicted_label, label)  # 计算loss值
            # 记录测试数据
            total_acc   += (predicted_label.argmax(1) == label).sum().item()
            train_loss  += loss.item()
            total_count += label.size(0)
            
    return total_acc/total_count, train_loss/total_count

六、训练模型

from torch.utils.data.dataset  import random_split
from torchtext.data.functional import to_map_style_dataset
# 超参数
EPOCHS     = 10 # epoch
LR         = 5  # 学习率
BATCH_SIZE = 64 # batch size for training
 
criterion = torch.nn.CrossEntropyLoss()
optimizer = torch.optim.SGD(model.parameters(), lr=LR)
scheduler = torch.optim.lr_scheduler.StepLR(optimizer, 1.0, gamma=0.1)
total_accu = None
 
# 构建数据集
train_iter    = coustom_data_iter(train_data[0].values[:], train_data[1].values[:])
train_dataset = to_map_style_dataset(train_iter)
 
split_train_, split_valid_ = random_split(train_dataset,
                                          [int(len(train_dataset)*0.8),int(len(train_dataset)*0.2)])
 
train_dataloader = DataLoader(split_train_, batch_size=BATCH_SIZE,
                              shuffle=True, collate_fn=collate_batch)
 
valid_dataloader = DataLoader(split_valid_, batch_size=BATCH_SIZE,
                              shuffle=True, collate_fn=collate_batch)
 
for epoch in range(1, EPOCHS + 1):
    epoch_start_time = time.time()
    train(train_dataloader)
    val_acc, val_loss = evaluate(valid_dataloader)
    
    # 获取当前的学习率
    lr = optimizer.state_dict()['param_groups'][0]['lr']
    
    if total_accu is not None and total_accu > val_acc:
        scheduler.step()
    else:
        total_accu = val_acc
    print('-' * 69)
    print('| epoch {:1d} | time: {:4.2f}s | '
          'valid_acc {:4.3f} valid_loss {:4.3f} | lr {:4.6f}'.format(epoch,
                                           time.time() - epoch_start_time,
                                           val_acc,val_loss,lr))
 
    print('-' * 69)

test_acc, test_loss = evaluate(valid_dataloader)
print('模型准确率为：{:5.4f}'.format(test_acc))
| epoch 1 |   50/ 152 batches | train_acc 0.732 train_loss 0.02655
| epoch 1 |  100/ 152 batches | train_acc 0.822 train_loss 0.01889
| epoch 1 |  150/ 152 batches | train_acc 0.838 train_loss 0.01798
---------------------------------------------------------------------
| epoch 1 | time: 0.93s | valid_acc 0.812 valid_loss 0.019 | lr 5.000000
---------------------------------------------------------------------
| epoch 2 |   50/ 152 batches | train_acc 0.840 train_loss 0.01745
| epoch 2 |  100/ 152 batches | train_acc 0.843 train_loss 0.01807
| epoch 2 |  150/ 152 batches | train_acc 0.843 train_loss 0.01846
---------------------------------------------------------------------
| epoch 2 | time: 1.01s | valid_acc 0.854 valid_loss 0.020 | lr 5.000000
---------------------------------------------------------------------
| epoch 3 |   50/ 152 batches | train_acc 0.850 train_loss 0.01770
| epoch 3 |  100/ 152 batches | train_acc 0.850 train_loss 0.01675
| epoch 3 |  150/ 152 batches | train_acc 0.859 train_loss 0.01565
---------------------------------------------------------------------
| epoch 3 | time: 0.98s | valid_acc 0.836 valid_loss 0.023 | lr 5.000000
---------------------------------------------------------------------
| epoch 4 |   50/ 152 batches | train_acc 0.898 train_loss 0.00972
| epoch 4 |  100/ 152 batches | train_acc 0.892 train_loss 0.00936
| epoch 4 |  150/ 152 batches | train_acc 0.900 train_loss 0.00948
---------------------------------------------------------------------
| epoch 4 | time: 0.91s | valid_acc 0.879 valid_loss 0.011 | lr 0.500000
---------------------------------------------------------------------
| epoch 5 |   50/ 152 batches | train_acc 0.911 train_loss 0.00679
| epoch 5 |  100/ 152 batches | train_acc 0.899 train_loss 0.00786
| epoch 5 |  150/ 152 batches | train_acc 0.903 train_loss 0.00752
---------------------------------------------------------------------
| epoch 5 | time: 0.91s | valid_acc 0.879 valid_loss 0.010 | lr 0.500000
---------------------------------------------------------------------
| epoch 6 |   50/ 152 batches | train_acc 0.905 train_loss 0.00692
| epoch 6 |  100/ 152 batches | train_acc 0.915 train_loss 0.00595
| epoch 6 |  150/ 152 batches | train_acc 0.910 train_loss 0.00615
---------------------------------------------------------------------
| epoch 6 | time: 0.90s | valid_acc 0.880 valid_loss 0.010 | lr 0.050000
---------------------------------------------------------------------
| epoch 7 |   50/ 152 batches | train_acc 0.907 train_loss 0.00615
| epoch 7 |  100/ 152 batches | train_acc 0.911 train_loss 0.00602
| epoch 7 |  150/ 152 batches | train_acc 0.908 train_loss 0.00632
---------------------------------------------------------------------
| epoch 7 | time: 0.92s | valid_acc 0.881 valid_loss 0.009 | lr 0.050000
---------------------------------------------------------------------
| epoch 8 |   50/ 152 batches | train_acc 0.903 train_loss 0.00656
| epoch 8 |  100/ 152 batches | train_acc 0.915 train_loss 0.00582
| epoch 8 |  150/ 152 batches | train_acc 0.912 train_loss 0.00578
---------------------------------------------------------------------
| epoch 8 | time: 0.93s | valid_acc 0.881 valid_loss 0.009 | lr 0.050000
---------------------------------------------------------------------
| epoch 9 |   50/ 152 batches | train_acc 0.903 train_loss 0.00653
| epoch 9 |  100/ 152 batches | train_acc 0.913 train_loss 0.00595
| epoch 9 |  150/ 152 batches | train_acc 0.914 train_loss 0.00549
---------------------------------------------------------------------
| epoch 9 | time: 0.93s | valid_acc 0.877 valid_loss 0.009 | lr 0.050000
---------------------------------------------------------------------
| epoch 10 |   50/ 152 batches | train_acc 0.911 train_loss 0.00565
| epoch 10 |  100/ 152 batches | train_acc 0.908 train_loss 0.00584
| epoch 10 |  150/ 152 batches | train_acc 0.909 train_loss 0.00604
---------------------------------------------------------------------
| epoch 10 | time: 0.91s | valid_acc 0.878 valid_loss 0.009 | lr 0.005000
---------------------------------------------------------------------
模型准确率为：0.8781

七、测试指定数据 

def predict(text, text_pipeline):
    with torch.no_grad():
        text = torch.tensor(text_pipeline(text), dtype=torch.float32)
        print(text.shape)
        output = model(text)
        return output.argmax(1).item()
 
# ex_text_str = "随便播放一首专辑阁楼里的佛里的歌"
ex_text_str = "还有双鸭山到淮阴的汽车票吗13号的"
 
model = model.to("cpu")
 
print("该文本的类别是：%s" %label_name[predict(ex_text_str, text_pipeline)])

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如上图所示&#xff0c;请求一个接口&#xff0c;接口以数据流的方式向客户端推送数据&#xff0c;默认需要消息收集一条&#xff0c;在原来的基础上追加&#xff0c;在create-react-app生成的工程中&#xff0c;如果代理使用了中间件http-proxy-middleware&#xff0c;同时dev…
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openai sora 只能根据文本生成视频？不，TA 是通用物理世界模拟器

openai sora 只能根据文本生成视频？不，TA 是通用物理世界模拟器

视频生成模型作为世界模拟器 我们探索了在视频数据上进行大规模生成模型的训练。 具体来说&#xff0c;我们联合在可变持续时间、分辨率和长宽比的视频和图像上训练文本条件扩散模型。 我们利用了一个在视频和图像潜在编码的时空补丁上操作的变压器架构。 我们最大的模型So…
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Qt_纯虚函数的信号和槽

Qt_纯虚函数的信号和槽

简介 在C中&#xff0c;纯虚函数是一个在基类中声明但没有实现的虚函数。纯虚函数的声明以 “ 0” 结尾。纯虚函数的目的是为了提供一个接口&#xff0c;但是不提供实现。派生类必须实现纯虚函数&#xff0c;否则它也会成为一个抽象类。纯虚函数可以在基类中定义&#xff0c;也…
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PNPM 批量检查和更新项目依赖

PNPM 批量检查和更新项目依赖

&#x1f680; 作者主页&#xff1a; 有来技术 &#x1f525; 开源项目&#xff1a; youlai-mall &#x1f343; vue3-element-admin &#x1f343; youlai-boot &#x1f33a; 仓库主页&#xff1a; Gitee &#x1f4ab; Github &#x1f4ab; GitCode &#x1f496; 欢迎点赞…
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代码随想录算法训练营第59天 | 583.两个字符串的删除操作 72.编辑距离

代码随想录算法训练营第59天 | 583.两个字符串的删除操作 72.编辑距离

两个字符串的删除操作 dp[i][j] 表示使得[0, i-1]的word1子串和[0, j-1]的word2子串相同所需要的最小步数。 递推公式&#xff1a;也是分为word1[i-1]和word2[j-1]相不相等两种情况。如果相等则不需要修改&#xff0c;dp[i][j] dp[i - 1][j - 1]。如果不相等&#xff0c;要么删…
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李一舟的AI人工智能课程全部内容

李一舟的AI人工智能课程全部内容

科技一直都在进步&#xff0c;我们唯一能做的就是只能让自己不断地学习&#xff0c;保持终身学习&#xff0c;否则时代抛弃你&#xff0c;连招呼都不会打一个。 分享一下最近很火的某老师的AI人工智能课程及工具&#xff0c;希望对你的人工智能学习有所帮助 课程的内容网盘链接…
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酷开科技丨新年新玩法！酷开系统壁纸模式给客厅“换”新

酷开科技丨新年新玩法！酷开系统壁纸模式给客厅“换”新

甲辰龙年即将到来&#xff0c;新年新家新气象&#xff0c;快到酷开系统壁纸模式中挑选一款喜欢的壁纸&#xff0c;为新的一年增添一份美好和喜悦吧&#xff01; 酷开科技将更多的电视新玩法带给你&#xff0c;让你的电视成为家庭中的焦点&#xff01;酷开系统壁纸模式&#xf…
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在SAP生产系统里面快速地紧急修复BUG修改代码

在SAP生产系统里面快速地紧急修复BUG修改代码

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RENISHAW雷尼绍双读数头系统应用分享

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在精密回转运动控制中&#xff0c;大多数场合都会对系统的回转定位精度有严格的要求&#xff0c;RENISHAW雷尼绍圆光栅系统&#xff08;RESM增量和RESA绝对值&#xff09;对于回转角度的反馈测量方案能有效的解决运动控制对回转精度的需求。但是配置单个读数头的圆光栅系统的精…
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flutter sliver 多种滚动组合开发指南

flutter sliver 多种滚动组合开发指南

flutter sliver 多种滚动组合开发指南 视频 https://youtu.be/4mho1kZ_YQU https://www.bilibili.com/video/BV1WW4y1d7ZC/ 前言 有不少同学工作中遇到需要把几个不同滚动行为组件&#xff08;顶部 appBar、内容固定块、tabBar 切换、tabBarView视图、自适应高度、横向滚动&a…
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PostgreSQL 实体化视图的使用

PostgreSQL 实体化视图的使用

上周的教程中&#xff0c;通过 DVD Rental Database 示例&#xff0c;让我们了解了在 PostgreSQL 中创建实体化视图的过程。正如我们所了解的&#xff0c;PostgreSQL 实体化视图提供了一种强大的机制&#xff0c;通过预计算和存储查询结果集为物理表来提高查询性能。接下来的内…
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