當(dāng)我要求你解釋文本數(shù)據(jù)時，你會怎幺做？你將采取什幺步驟來構(gòu)建文本可視化？

本文將幫助你獲得構(gòu)建可視化和解釋文本數(shù)據(jù)所需的信息。

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從文本數(shù)據(jù)中獲得的見解將有助于我們發(fā)現(xiàn)文章之間的聯(lián)系。它將檢測趨勢和模式。對文本數(shù)據(jù)的分析將排除噪音，發(fā)現(xiàn)以前未知的信息。

這種分析過程也稱為探索性文本分析(ETA)。運用K-means、Tf-IDF、詞頻等方法對這些文本數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。此外，ETA在數(shù)據(jù)清理過程中也很有用。

我們還使用Matplotlib、seaborn和Plotly庫將結(jié)果可視化到圖形、詞云和繪圖中。

在分析文本數(shù)據(jù)之前，請完成這些預(yù)處理任務(wù)。

從數(shù)據(jù)源檢索數(shù)據(jù)

有很多非結(jié)構(gòu)化文本數(shù)據(jù)可供分析。你可以從以下來源獲取數(shù)據(jù)。

1. 來自Kaggle的Twitter文本數(shù)據(jù)集。
2. Reddit和twitter數(shù)據(jù)集使用API。
3. 使用Beautifulsoup從網(wǎng)站上獲取文章、。

我將使用路透社的SGML格式的文章。為了便于分析，我將使用beauthoulsoup庫從數(shù)據(jù)文件中獲取日期、標(biāo)題和文章正文。

使用下面的代碼從所有數(shù)據(jù)文件中獲取數(shù)據(jù)，并將輸出存儲在單個CSV文件中。

from bs4 import BeautifulSoup 
 
import pandas as pd 
 
import csv 
 
article_dict = {} 
 
i = 0 
 
list_of_data_num = [] 
 
for j in range(0,22): 
 
if j < 10: 
 
list_of_data_num.append("00" + str(j)) 
 
else: 
 
list_of_data_num.append("0" + str(j)) 
 
# 循環(huán)所有文章以提取日期、標(biāo)題和文章主體 
 
for num in list_of_data_num: 
 
try: 
 
soup = BeautifulSoup(open("data/reut2-" + num + ".sgm"), features='lxml') 
 
except: 
 
continue 
 
print(num) 
 
data_reuters = soup.find_all('reuters') 
 
for data in data_reuters: 
 
article_dict[i] = {} 
 
for date in data.find_all('date'): 
 
try: 
 
article_dict[i]["date"] = str(date.contents[0]).strip() 
 
except: 
 
article_dict[i]["date"] = None 
 
# print(date.contents[0]) 
 
for title in data.find_all('title'): 
 
article_dict[i]["title"] = str(title.contents[0]).strip() 
 
# print(title.contents) 
 
for text in data.find_all('text'): 
 
try: 
 
article_dict[i]["text"] = str(text.contents[4]).strip() 
 
except: 
 
article_dict[i]["text"] = None 
 
i += 1 
 
dataframe_article = pd.DataFrame(article_dict).T 
 
dataframe_article.to_csv('articles_data.csv', header=True, index=False, quoting=csv.QUOTE_ALL) 
 
print(dataframe_article) 

還可以使用Regex和OS庫組合或循環(huán)所有數(shù)據(jù)文件。

每篇文章的正文以<Reuters>開頭，因此使用find_all(‘reuters’)。

你也可以使用pickle模塊來保存數(shù)據(jù)，而不是CSV。

清洗數(shù)據(jù)

在本節(jié)中，我們將從文本數(shù)據(jù)中移除諸如空值、標(biāo)點符號、數(shù)字等噪聲。首先，我們刪除文本列中包含空值的行。然后我們處理另一列的空值。

import pandas as pd import re 
 
articles_data = pd.read_csv(‘articles_data.csv’) print(articles_data.apply(lambda x: sum(x.isnull()))) articles_nonNull = articles_data.dropna(subset=[‘text’]) articles_nonNull.reset_index(inplace=True) 
 
def clean_text(text): 
 
‘’’Make text lowercase, remove text in square brackets,remove \n,remove punctuation and remove words containing numbers.’’’ 
 
text = str(text).lower() 
 
text = re.sub(‘<.*?>+’, ‘’, text) 
 
text = re.sub(‘[%s]’ % re.escape(string.punctuation), ‘’, text) 
 
text = re.sub(‘\n’, ‘’, text) 
 
text = re.sub(‘\w*\d\w*’, ‘’, text) 
 
return text 
 
articles_nonNull[‘text_clean’]=articles_nonNull[‘text’]\ 
 
.apply(lambda x:clean_text(x)) 

articles_data = pd.read_csv(‘articles_data.csv’) print(articles_data.apply(lambda x: sum(x.isnull()))) articles_nonNull = articles_data.dropna(subset=[‘text’]) articles_nonNull.reset_index(inplace=True)

def clean_text(text):

‘’’Make text lowercase, remove text in square brackets,remove \n,remove punctuation and remove words containing numbers.’’’

text = str(text).lower()

text = re.sub(‘<.*?>+’, ‘’, text)

text = re.sub(‘[%s]’ % re.escape(string.punctuation), ‘’, text)

text = re.sub(‘\n’, ‘’, text)

text = re.sub(‘\w*\d\w*’, ‘’, text)

return text

articles_nonNull[‘text_clean’]=articles_nonNull[‘text’]\

.apply(lambda x:clean_text(x))

當(dāng)我們刪除文本列中的空值時，其他列中的空值也會消失。

我們使用re方法去除文本數(shù)據(jù)中的噪聲。

數(shù)據(jù)清理過程中采取的步驟可能會根據(jù)文本數(shù)據(jù)增加或減少。因此，請仔細(xì)研究你的文本數(shù)據(jù)并相應(yīng)地構(gòu)建clean_text()方法。

隨著預(yù)處理任務(wù)的完成，我們將繼續(xù)分析文本數(shù)據(jù)。

讓我們從分析開始。

1.路透社文章篇幅

我們知道所有文章的篇幅不一樣。因此，我們將考慮長度等于或超過一段的文章。根據(jù)研究，一個句子的平均長度是15-20個單詞。一個段落應(yīng)該有四個句子。

articles_nonNull[‘word_length’] = articles_nonNull[‘text’].apply(lambda x: len(str(x).split())) print(articles_nonNull.describe()) 
 
articles_word_limit = articles_nonNull[articles_nonNull[‘word_length’] > 60] 
 
plt.figure(figsize=(12,6)) 
 
p1=sns.kdeplot(articles_word_limit[‘word_length’], shade=True, color=”r”).set_title(‘Kernel Distribution of Number Of words’) 

我刪除了那些篇幅不足60字的文章。

字長分布是右偏的。

大多數(shù)文章有150字左右。

包含事實或股票信息的路透社文章用詞較少。

2.路透社文章中的常用詞

在這一部分中，我們統(tǒng)計了文章中出現(xiàn)的字?jǐn)?shù)，并對結(jié)果進(jìn)行了分析。我們基于N-gram方法對詞數(shù)進(jìn)行了分析。N-gram是基于N值的單詞的出現(xiàn)。

我們將從文本數(shù)據(jù)中刪除停用詞。因為停用詞是噪音，在分析中沒有太大用處。

（1）最常見的單字單詞(N=1)

讓我們在條形圖中繪制unigram單詞，并為unigram單詞繪制詞云。

from gensim.parsing.preprocessing 
 
import remove_stopwords 
 
import genism 
 
from wordcloud import WordCloud 
 
import numpy as np 
 
import random 
 
# 從gensim方法導(dǎo)入stopwords到stop_list變量 
 
# 你也可以手動添加stopwords 
 
gensim_stopwords = gensim.parsing.preprocessing.STOPWORDS 
 
stopwords_list = list(set(gensim_stopwords)) 
 
stopwords_update = ["mln", "vs","cts","said","billion","pct","dlrs","dlr"] 
 
stopwords = stopwords_list + stopwords_update 
 
articles_word_limit['temp_list'] = articles_word_limit['text_clean'].apply(lambda x:str(x).split()) 
 
# 從文章中刪除停用詞 
 
def remove_stopword(x): 
 
return [word for word in x if word not in stopwords] 
 
articles_word_limit['temp_list_stopw'] = articles_word_limit['temp_list'].apply(lambda x:remove_stopword(x)) 
 
# 生成ngram的單詞 
 
def generate_ngrams(text, n_gram=1): 
 
ngrams = zip(*[text[i:] for i in range(n_gram)]) 
 
return [' '.join(ngram) for ngram in ngrams] 
 
 
 
article_unigrams = defaultdict(int) 
 
for tweet in articles_word_limit['temp_list_stopw']: 
 
for word in generate_ngrams(tweet): 
 
article_unigrams[word] += 1 
 
 
 
article_unigrams_df = pd.DataFrame(sorted(article_unigrams.items(), key=lambda x: x[1])[::-1]) 
 
N=50 
 
# 在路透社的文章中前50個常用的unigram 
 
fig, axes = plt.subplots(figsize=(18, 50)) 
 
plt.tight_layout() 
 
sns.barplot(y=article_unigrams_df[0].values[:N], x=article_unigrams_df[1].values[:N], color='red') 
 
axes.spines['right'].set_visible(False) 
 
axes.set_xlabel('') 
 
axes.set_ylabel('') 
 
axes.tick_params(axis='x', labelsize=13) 
 
axes.tick_params(axis='y', labelsize=13) 
 
axes.set_title(f'Top {N} most common unigrams in Reuters Articles', fontsize=15) 
 
plt.show() 
 
# 畫出詞云 
 
def col_func(word, font_size, position, orientation, font_path, random_state): 
 
colors = ['#b58900', '#cb4b16', '#dc322f', '#d33682', '#6c71c4', 
 
'#268bd2', '#2aa198', '#859900'] 
 
return random.choice(colors) 
 
fd = { 
 
'fontsize': '32', 
 
'fontweight' : 'normal', 
 
'verticalalignment': 'baseline', 
 
'horizontalalignment': 'center', 
 
} 
 
wc = WordCloud(width=2000, height=1000, collocations=False, 
 
background_color="white", 
 
color_func=col_func, 
 
max_words=200, 
 
random_state=np.random.randint(1, 8)) .generate_from_frequencies(article_unigrams) 
 
fig, ax = plt.subplots(figsize=(20,10)) 
 
ax.imshow(wc, interpolation='bilinear') 
 
ax.axis("off") 
 
ax.set_title(‘Unigram Words of Reuters Articles’, pad=24, fontdict=fd) 
 
plt.show() 

Share, trade, stock是一些最常見的詞匯，它們是基于股票市場和金融行業(yè)的文章。

因此，我們可以說，大多數(shù)路透社文章屬于金融和股票類。

（2）最常見的Bigram詞(N=2)

讓我們?yōu)锽igram單詞繪制條形圖和詞云。

article_bigrams = defaultdict(int) 
 
for tweet in articles_word_limit[‘temp_list_stopw’]: 
 
for word in generate_ngrams(tweet, n_gram=2): 
 
article_bigrams[word] += 1 
 
 
 
df_article_bigrams=pd.DataFrame(sorted(article_bigrams.items(), 
 
key=lambda x: x[1])[::-1]) 
 
 
 
N=50 
 
# 前50個單詞的柱狀圖 
 
fig, axes = plt.subplots(figsize=(18, 50), dpi=100) 
 
plt.tight_layout() 
 
sns.barplot(y=df_article_bigrams[0].values[:N], 
 
x=df_article_bigrams[1].values[:N], 
 
color=’red’) 
 
axes.spines[‘right’].set_visible(False) 
 
axes.set_xlabel(‘’) 
 
axes.set_ylabel(‘’) 
 
axes.tick_params(axis=’x’, labelsize=13) 
 
axes.tick_params(axis=’y’, labelsize=13) 
 
axes.set_title(f’Top {N} most common Bigrams in Reuters Articles’, 
 
fontsize=15) 
 
plt.show() 
 
#詞云 
 
wc = WordCloud(width=2000, height=1000, collocations=False, 
 
background_color=”white”, 
 
color_func=col_func, 
 
max_words=200, 
 
random_state=np.random.randint(1,8))\ 
 
.generate_from_frequencies(article_bigrams) 
 
 
 
fig, ax = plt.subplots(figsize=(20,10)) 
 
ax.imshow(wc, interpolation=’bilinear’) 
 
ax.axis(“off”) 
 
ax.set_title(‘Trigram Words of Reuters Articles’, pad=24, 
 
fontdict=fd) 
 
plt.show() 
 
Bigram比unigram提供更多的文本信息和上下文。比如，share loss顯示：大多數(shù)人在股票上虧損。 
 
3.最常用的Trigram詞 
 
讓我們?yōu)閠rigma單詞繪制條形圖和詞云。 
 
article_trigrams = defaultdict(int) 
 
for tweet in articles_word_limit[‘temp_list_stopw’]: 
 
for word in generate_ngrams(tweet, n_gram=3): 
 
article_trigrams[word] += 1 
 
df_article_trigrams = pd.DataFrame(sorted(article_trigrams.items(), 
 
key=lambda x: x[1])[::-1]) 
 
 
 
N=50 
 
# 柱狀圖的前50個trigram 
 
fig, axes = plt.subplots(figsize=(18, 50), dpi=100) 
 
plt.tight_layout() 
 
sns.barplot(y=df_article_trigrams[0].values[:N], 
 
x=df_article_trigrams[1].values[:N], 
 
color=’red’) 
 
axes.spines[‘right’].set_visible(False) 
 
axes.set_xlabel(‘’) 
 
axes.set_ylabel(‘’) 
 
axes.tick_params(axis=’x’, labelsize=13) 
 
axes.tick_params(axis=’y’, labelsize=13) 
 
axes.set_title(f’Top {N} most common Trigrams in Reuters articles’, 
 
fontsize=15) 
 
plt.show() 
 
# 詞云 
 
wc = WordCloud(width=2000, height=1000, collocations=False, 
 
background_color=”white”, 
 
color_func=col_func, 
 
max_words=200, 
 
random_state=np.random.randint(1,8)).generate_from_frequencies(article_trigrams) 
 
fig, ax = plt.subplots(figsize=(20,10)) 
 
ax.imshow(wc, interpolation=’bilinear’) 
 
ax.axis(“off”) 
 
ax.set_title(‘Trigrams Words of Reuters Articles’, pad=24, 
 
fontdict=fd) 
 
plt.show() 

大多數(shù)的三元組都與雙元組相似，但無法提供更多信息。所以我們在這里結(jié)束這一部分。

（3）文本數(shù)據(jù)的命名實體識別(NER)標(biāo)記

NER是從文本數(shù)據(jù)中提取特定信息的過程。在NER的幫助下，我們從文本中提取位置、人名、日期、數(shù)量和組織實體。在這里了解NER的更多信息。我們使用Spacy python庫來完成這項工作。

import spacy 
 
from matplotlib import cm 
 
from matplotlib.pyplot import plt 
 
nlp = spacy.load('en_core_web_sm') 
 
ner_collection = {"Location":[],"Person":[],"Date":[],"Quantity":[],"Organisation":[]} 
 
location = [] 
 
person = [] 
 
date = [] 
 
quantity = [] 
 
organisation = [] 
 
def ner_text(text): 
 
doc = nlp(text) 
 
ner_collection = {"Location":[],"Person":[],"Date":[],"Quantity":[],"Organisation":[]} 
 
for ent in doc.ents: 
 
if str(ent.label_) == "GPE": 
 
ner_collection['Location'].append(ent.text) 
 
location.append(ent.text) 
 
elif str(ent.label_) == "DATE": 
 
ner_collection['Date'].append(ent.text) 
 
person.append(ent.text) 
 
elif str(ent.label_) == "PERSON": 
 
ner_collection['Person'].append(ent.text) 
 
date.append(ent.text) 
 
elif str(ent.label_) == "ORG": 
 
ner_collection['Organisation'].append(ent.text) 
 
quantity.append(ent.text) 
 
elif str(ent.label_) == "QUANTITY": 
 
ner_collection['Quantity'].append(ent.text) 
 
organisation.append(ent.text) 
 
else: 
 
continue 
 
return ner_collection 
 
articles_word_limit['ner_data'] = articles_word_limit['text'].map(lambda x: ner_text(x)) 
 
 
 
location_name = [] 
 
location_count = [] 
 
for i in location_counts.most_common()[:10]: 
 
location_name.append(i[0].upper()) 
 
location_count.append(i[1]) 
 
fig, ax = plt.subplots(figsize=(15, 8), dpi=100) 
 
ax.barh(location_name, location_count, alpha=0.7, 
 
# width = 0.5, 
 
color=cm.Blues([i / 0.00525 for i in [ 0.00208, 0.00235, 0.00281, 0.00317, 0.00362, 
 
0.00371, 0.00525, 0.00679, 0.00761, 0.00833]]) 
 
) 
 
plt.rcParams.update({'font.size': 10}) 
 
rects = ax.patches 
 
for i, label in enumerate(location_count): 
 
ax.text(label+100 , i, str(label), size=10, ha='center', va='center') 
 
ax.text(0, 1.02, 'Count of Location name Extracted from Reuters Articles', 
 
transform=ax.transAxes, size=12, weight=600, color='#777777') 
 
ax.xaxis.set_ticks_position('bottom') 
 
ax.tick_params(axis='y', colors='black', labelsize=12) 
 
ax.set_axisbelow(True) 
 
ax.text(0, 1.08, 'TOP 10 Location Mention in Reuters Articles', 
 
transform=ax.transAxes, size=22, weight=600, ha='left') 
 
ax.text(0, -0.1, 'Source: http://kdd.ics.uci.edu/databases/reuters21578/reuters21578.html', 
 
transform=ax.transAxes, size=12, weight=600, color='#777777') 
 
ax.spines['right'].set_visible(False) 
 
ax.spines['top'].set_visible(False) 
 
ax.spines['left'].set_visible(False) 
 
ax.spines['bottom'].set_visible(False) 
 
plt.tick_params(axis='y',which='both', left=False, top=False, labelbottom=False) 
 
ax.set_xticks([]) 
 
plt.show() 

從這個圖表中，你可以說大多數(shù)文章都包含來自美國、日本、加拿大、倫敦和中國的新聞。

對美國的高度評價代表了路透在美業(yè)務(wù)的重點。

person變量表示1987年誰是名人。這些信息有助于我們了解這些人。

organization變量包含世界上提到最多的組織。

（4）文本數(shù)據(jù)中的唯一詞

我們將在使用TF-IDF的文章中找到唯一的詞匯。詞頻(TF)是每篇文章的字?jǐn)?shù)。反向文檔頻率(IDF)同時考慮所有提到的文章并衡量詞的重要性，。

TF-IDF得分較高的詞在一篇文章中的數(shù)量較高，而在其他文章中很少出現(xiàn)或不存在。

讓我們計算TF-IDF分?jǐn)?shù)并找出唯一的單詞。

from sklearn.feature_extraction.text import TfidfVectorizer 
 
tfidf_vectorizer = TfidfVectorizer(use_idf=True) 
 
tfidf_vectorizer_vectors=tfidf_vectorizer.fit_transform(articles_word_limit[‘text_clean’]) 
 
tfidf = tfidf_vectorizer_vectors.todense() 
 
tfidf[tfidf == 0] = np.nan 
 
# 使用numpy的nanmean，在計算均值時忽略nan 
 
means = np.nanmean(tfidf, axis=0) 
 
# 將其轉(zhuǎn)換為一個字典，以便以后查找 
 
Means_words = dict(zip(tfidf_vectorizer.get_feature_names(), 
 
means.tolist()[0])) 
 
unique_words=sorted(means_words.items(), 
 
key=lambda x: x[1], 
 
reverse=True) 
 
print(unique_words) 

（5）用K-均值聚類文章

K-Means是一種無監(jiān)督的機(jī)器學(xué)習(xí)算法。它有助于我們在一組中收集同一類型的文章。我們可以通過初始化k值來確定組或簇的數(shù)目。了解更多關(guān)于K-Means以及如何在這里選擇K值。作為參考，我選擇k=4。

from sklearn.feature_extraction.text import TfidfVectorizer 
 
from sklearn.cluster import KMeans 
 
from sklearn.metrics import adjusted_rand_score 
 
vectorizer = TfidfVectorizer(stop_words=’english’,use_idf=True) 
 
X = vectorizer.fit_transform(articles_word_limit[‘text_clean’]) 
 
k = 4 
 
model = KMeans(n_clusters=k, init=’k-means++’, 
 
max_iter=100, n_init=1) 
 
model.fit(X) 
 
order_centroids = model.cluster_centers_.argsort()[:, ::-1] 
 
terms = vectorizer.get_feature_names() 
 
clusters = model.labels_.tolist() 
 
articles_word_limit.index = clusters 
 
for i in range(k): 
 
print(“Cluster %d words:” % i, end=’’) 
 
for title in articles_word_limit.ix[i 
 
[[‘text_clean’,’index’]].values.tolist(): 
 
print(‘ %s,’ % title, end=’’) 

它有助于我們將文章按不同的組進(jìn)行分類，如體育、貨幣、金融等。K-Means的準(zhǔn)確性普遍較低。

結(jié)論

NER和K-Means是我最喜歡的分析方法。其他人可能喜歡N-gram和Unique words方法。在本文中，我介紹了最著名和聞所未聞的文本可視化和分析方法。本文中的所有這些方法都是獨一無二的，可以幫助你進(jìn)行可視化和分析。

我希望這篇文章能幫助你發(fā)現(xiàn)文本數(shù)據(jù)中的未知數(shù)。