书写自动智慧文本分类器的开发与应用:支持多分类、多标签分类、多层级分类和Kmeans聚类

简介: 书写自动智慧文本分类器的开发与应用:支持多分类、多标签分类、多层级分类和Kmeans聚类

书写自动智慧文本分类器的开发与应用:支持多分类、多标签分类、多层级分类和Kmeans聚类

文本分类器,提供多种文本分类和聚类算法,支持句子和文档级的文本分类任务,支持二分类、多分类、多标签分类、多层级分类和Kmeans聚类,开箱即用。python3开发。

  • Classifier支持算法

    • [x] LogisticRegression
    • [x] Random Forest
    • [x] Decision Tree
    • [x] K-Nearest Neighbours
    • [x] Naive bayes
    • [x] Xgboost
    • [x] Support Vector Machine(SVM)
    • [x] TextCNN
    • [x] TextRNN
    • [x] Fasttext
    • [x] BERT
  • Cluster

    • [x] MiniBatchKmeans

While providing rich functions, pytextclassifier internal modules adhere to low coupling, model adherence to inert loading, dictionary publication, and easy to use.

  • 安装
  • Requirements and Installation
pip3 install torch # conda install pytorch
pip3 install pytextclassifier

or

git clone https://github.com/shibing624/pytextclassifier.git
cd pytextclassifier
python3 setup.py install

1. English Text Classifier

包括模型训练、保存、预测、评估等

examples/lr_en_classification_demo.py:

import sys

sys.path.append('..')
from pytextclassifier import ClassicClassifier

if __name__ == '__main__':
    m = ClassicClassifier(output_dir='models/lr', model_name_or_model='lr')
    # ClassicClassifier support model_name:lr, random_forest, decision_tree, knn, bayes, svm, xgboost
    print(m)
    data = [
        ('education', 'Student debt to cost Britain billions within decades'),
        ('education', 'Chinese education for TV experiment'),
        ('sports', 'Middle East and Asia boost investment in top level sports'),
        ('sports', 'Summit Series look launches HBO Canada sports doc series: Mudhar')
    ]
    # train and save best model
    m.train(data)
    # load best model from model_dir
    m.load_model()
    predict_label, predict_proba = m.predict([
        'Abbott government spends $8 million on higher education media blitz'])
    print(f'predict_label: {predict_label}, predict_proba: {predict_proba}')

    test_data = [
        ('education', 'Abbott government spends $8 million on higher education media blitz'),
        ('sports', 'Middle East and Asia boost investment in top level sports'),
    ]
    acc_score = m.evaluate_model(test_data)
    print(f'acc_score: {acc_score}')

output:

ClassicClassifier instance (LogisticRegression(fit_intercept=False), stopwords size: 2438)
predict_label: ['education'], predict_proba: [0.5378236358492112]
acc_score: 1.0

2. Chinese Text Classifier(中文文本分类)

文本分类兼容中英文语料库。

example examples/lr_classification_demo.py

import sys

sys.path.append('..')
from pytextclassifier import ClassicClassifier

if __name__ == '__main__':
    m = ClassicClassifier(output_dir='models/lr-toy', model_name_or_model='lr')
    # 经典分类方法,支持的模型包括:lr, random_forest, decision_tree, knn, bayes, svm, xgboost
    data = [
        ('education', '名师指导托福语法技巧:名词的复数形式'),
        ('education', '中国高考成绩海外认可 是“狼来了”吗?'),
        ('education', '公务员考虑越来越吃香,这是怎么回事?'),
        ('sports', '图文:法网孟菲尔斯苦战进16强 孟菲尔斯怒吼'),
        ('sports', '四川丹棱举行全国长距登山挑战赛 近万人参与'),
        ('sports', '米兰客场8战不败国米10年连胜'),
    ]
    m.train(data)
    print(m)
    # load best model from model_dir
    m.load_model()
    predict_label, predict_proba = m.predict(['福建春季公务员考试报名18日截止 2月6日考试',
                                              '意甲首轮补赛交战记录:米兰客场8战不败国米10年连胜'])
    print(f'predict_label: {predict_label}, predict_proba: {predict_proba}')

    test_data = [
        ('education', '福建春季公务员考试报名18日截止 2月6日考试'),
        ('sports', '意甲首轮补赛交战记录:米兰客场8战不败国米10年连胜'),
    ]
    acc_score = m.evaluate_model(test_data)
    print(f'acc_score: {acc_score}')  # 1.0

    #### train model with 1w data
    print('-' * 42)
    m = ClassicClassifier(output_dir='models/lr', model_name_or_model='lr')
    data_file = 'thucnews_train_1w.txt'
    m.train(data_file)
    m.load_model()
    predict_label, predict_proba = m.predict(
        ['顺义北京苏活88平米起精装房在售',
         '美EB-5项目“15日快速移民”将推迟'])
    print(f'predict_label: {predict_label}, predict_proba: {predict_proba}')

output:

ClassicClassifier instance (LogisticRegression(fit_intercept=False), stopwords size: 2438)
predict_label: ['education' 'sports'], predict_proba: [0.5, 0.598941806741534]
acc_score: 1.0
------------------------------------------
predict_label: ['realty' 'education'], predict_proba: [0.7302956923617372, 0.2565005445322923]

3.可解释性分析

例如,显示模型的特征权重,以及预测词的权重 examples/visual_feature_importance.ipynb

import sys

sys.path.append('..')
from pytextclassifier import ClassicClassifier
import jieba

tc = ClassicClassifier(output_dir='models/lr-toy', model_name_or_model='lr')
data = [
    ('education', '名师指导托福语法技巧:名词的复数形式'),
    ('education', '中国高考成绩海外认可 是“狼来了”吗?'),
    ('sports', '图文:法网孟菲尔斯苦战进16强 孟菲尔斯怒吼'),
    ('sports', '四川丹棱举行全国长距登山挑战赛 近万人参与'),
    ('sports', '米兰客场8战不败国米10年连胜')
]
tc.train(data)
import eli5

infer_data = ['高考指导托福语法技巧国际认可',
              '意甲首轮补赛交战记录:米兰客场8战不败国米10年连胜']
eli5.show_weights(tc.model, vec=tc.feature)
seg_infer_data = [' '.join(jieba.lcut(i)) for i in infer_data]
eli5.show_prediction(tc.model, seg_infer_data[0], vec=tc.feature,
                     target_names=['education', 'sports'])

output:

4. Deep Classification model

本项目支持以下深度分类模型:FastText、TextCNN、TextRNN、Bert模型,import模型对应的方法来调用:

from pytextclassifier import FastTextClassifier, TextCNNClassifier, TextRNNClassifier, BertClassifier

下面以FastText模型为示例,其他模型的使用方法类似。

4.1 FastText 模型

训练和预测FastText模型示例examples/fasttext_classification_demo.py

import sys

sys.path.append('..')
from pytextclassifier import FastTextClassifier, load_data

if __name__ == '__main__':
    m = FastTextClassifier(output_dir='models/fasttext-toy')
    data = [
        ('education', '名师指导托福语法技巧:名词的复数形式'),
        ('education', '中国高考成绩海外认可 是“狼来了”吗?'),
        ('education', '公务员考虑越来越吃香,这是怎么回事?'),
        ('sports', '图文:法网孟菲尔斯苦战进16强 孟菲尔斯怒吼'),
        ('sports', '四川丹棱举行全国长距登山挑战赛 近万人参与'),
        ('sports', '米兰客场8战不败保持连胜'),
    ]
    m.train(data, num_epochs=3)
    print(m)
    # load trained best model
    m.load_model()
    predict_label, predict_proba = m.predict(['福建春季公务员考试报名18日截止 2月6日考试',
                                              '意甲首轮补赛交战记录:米兰客场8战不败国米10年连胜'])
    print(f'predict_label: {predict_label}, predict_proba: {predict_proba}')
    test_data = [
        ('education', '福建春季公务员考试报名18日截止 2月6日考试'),
        ('sports', '意甲首轮补赛交战记录:米兰客场8战不败国米10年连胜'),
    ]
    acc_score = m.evaluate_model(test_data)
    print(f'acc_score: {acc_score}')  # 1.0

    #### train model with 1w data
    print('-' * 42)
    data_file = 'thucnews_train_1w.txt'
    m = FastTextClassifier(output_dir='models/fasttext')
    m.train(data_file, names=('labels', 'text'), num_epochs=3)
    # load best trained model from model_dir
    m.load_model()
    predict_label, predict_proba = m.predict(
        ['顺义北京苏活88平米起精装房在售',
         '美EB-5项目“15日快速移民”将推迟']
    )
    print(f'predict_label: {predict_label}, predict_proba: {predict_proba}')
    x, y, df = load_data(data_file)
    test_data = df[:100]
    acc_score = m.evaluate_model(test_data)
    print(f'acc_score: {acc_score}')

4.2 BERT 类模型

4.2.1 多分类模型

训练和预测BERT多分类模型,示例examples/bert_classification_zh_demo.py

import sys

sys.path.append('..')
from pytextclassifier import BertClassifier

if __name__ == '__main__':
    m = BertClassifier(output_dir='models/bert-chinese-toy', num_classes=2,
                       model_type='bert', model_name='bert-base-chinese', num_epochs=2)
    # model_type: support 'bert', 'albert', 'roberta', 'xlnet'
    # model_name: support 'bert-base-chinese', 'bert-base-cased', 'bert-base-multilingual-cased' ...
    data = [
        ('education', '名师指导托福语法技巧:名词的复数形式'),
        ('education', '中国高考成绩海外认可 是“狼来了”吗?'),
        ('education', '公务员考虑越来越吃香,这是怎么回事?'),
        ('sports', '图文:法网孟菲尔斯苦战进16强 孟菲尔斯怒吼'),
        ('sports', '四川丹棱举行全国长距登山挑战赛 近万人参与'),
        ('sports', '米兰客场8战不败国米10年连胜'),
    ]
    m.train(data)
    print(m)
    # load trained best model from model_dir
    m.load_model()
    predict_label, predict_proba = m.predict(['福建春季公务员考试报名18日截止 2月6日考试',
                                              '意甲首轮补赛交战记录:米兰客场8战不败国米10年连胜'])
    print(f'predict_label: {predict_label}, predict_proba: {predict_proba}')

    test_data = [
        ('education', '福建春季公务员考试报名18日截止 2月6日考试'),
        ('sports', '意甲首轮补赛交战记录:米兰客场8战不败国米10年连胜'),
    ]
    acc_score = m.evaluate_model(test_data)
    print(f'acc_score: {acc_score}')

    # train model with 1w data file and 10 classes
    print('-' * 42)
    m = BertClassifier(output_dir='models/bert-chinese', num_classes=10,
                       model_type='bert', model_name='bert-base-chinese', num_epochs=2,
                       args={
   
   "no_cache": True, "lazy_loading": True, "lazy_text_column": 1, "lazy_labels_column": 0, })
    data_file = 'thucnews_train_1w.txt'
    # 如果训练数据超过百万条,建议使用lazy_loading模式,减少内存占用
    m.train(data_file, test_size=0, names=('labels', 'text'))
    m.load_model()
    predict_label, predict_proba = m.predict(
        ['顺义北京苏活88平米起精装房在售',
         '美EB-5项目“15日快速移民”将推迟',
         '恒生AH溢指收平 A股对H股折价1.95%'])
    print(f'predict_label: {predict_label}, predict_proba: {predict_proba}')

PS:如果训练数据超过百万条,建议使用lazy_loading模式,减少内存占用

4.2.2 多标签分类模型

分类可以分为多分类和多标签分类。多分类的标签是排他的,而多标签分类的所有标签是不排他的。

多标签分类比较直观的理解是,一个样本可以同时拥有几个类别标签,
比如一首歌的标签可以是流行、轻快,一部电影的标签可以是动作、喜剧、搞笑等,这都是多标签分类的情况。

训练和预测BERT多标签分类模型,示例examples/bert_multilabel_classification_zh_demo.py.py

import sys
import pandas as pd

sys.path.append('..')
from pytextclassifier import BertClassifier


def load_jd_data(file_path):
    """
    Load jd data from file.
    @param file_path: 
        format: content,其他,互联互通,产品功耗,滑轮提手,声音,APP操控性,呼吸灯,外观,底座,制热范围,遥控器电池,味道,制热效果,衣物烘干,体积大小
    @return: 
    """
    data = []
    with open(file_path, 'r', encoding='utf-8') as f:
        for line in f:
            line = line.strip()
            if line.startswith('#'):
                continue
            if not line:
                continue
            terms = line.split(',')
            if len(terms) != 16:
                continue
            val = [int(i) for i in terms[1:]]
            data.append([terms[0], val])
    return data


if __name__ == '__main__':
    # model_type: support 'bert', 'albert', 'roberta', 'xlnet'
    # model_name: support 'bert-base-chinese', 'bert-base-cased', 'bert-base-multilingual-cased' ...
    m = BertClassifier(output_dir='models/multilabel-bert-zh-model', num_classes=15,
                       model_type='bert', model_name='bert-base-chinese', num_epochs=2, multi_label=True)
    # Train and Evaluation data needs to be in a Pandas Dataframe containing at least two columns, a 'text' and a 'labels' column. The `labels` column should contain multi-hot encoded lists.
    train_data = [
        ["一个小时房间仍然没暖和", [0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 0, 0]],
        ["耗电情况:这个没有注意", [0, 0, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0]],
    ]
    data = load_jd_data('multilabel_jd_comments.csv')
    train_data.extend(data)
    print(train_data[:5])
    train_df = pd.DataFrame(train_data, columns=["text", "labels"])

    print(train_df.head())
    m.train(train_df)
    print(m)
    # Evaluate the model
    acc_score = m.evaluate_model(train_df[:20])
    print(f'acc_score: {acc_score}')

    # load trained best model from model_dir
    m.load_model()
    predict_label, predict_proba = m.predict(['一个小时房间仍然没暖和', '耗电情况:这个没有注意'])
    print(f'predict_label: {predict_label}, predict_proba: {predict_proba}')

5.模型验证

  1. THUCNews中文文本数据集(1.56GB):官方下载地址,抽样了10万条THUCNews中文文本10分类数据集(6MB),地址:examples/thucnews_train_10w.txt
  2. TNEWS今日头条中文新闻(短文本)分类 Short Text Classificaiton for News,该数据集(5.1MB)来自今日头条的新闻版块,共提取了15个类别的新闻,包括旅游,教育,金融,军事等,地址:tnews_public.zip

在THUCNews中文文本10分类数据集(6MB)上评估,模型在测试集(test)评测效果如下:

模型 acc 说明
LR 0.8803 逻辑回归Logistics Regression
TextCNN 0.8809 Kim 2014 经典的CNN文本分类
TextRNN_Att 0.9022 BiLSTM+Attention
FastText 0.9177 bow+bigram+trigram, 效果出奇的好
DPCNN 0.9125 深层金字塔CNN
Transformer 0.8991 效果较差
BERT-base 0.9483 bert + fc
ERNIE 0.9461 比bert略差

在中文新闻短文本分类数据集TNEWS上评估,模型在开发集(dev)评测效果如下:

模型 acc 说明
BERT-base 0.5660 本项目实现
BERT-base 0.5609 CLUE Benchmark Leaderboard结果 CLUEbenchmark
  • 以上结果均为分类的准确率(accuracy)结果
  • THUCNews数据集评测结果可以基于examples/thucnews_train_10w.txt数据用examples下的各模型demo复现
  • TNEWS数据集评测结果可以下载TNEWS数据集,运行examples/bert_classification_tnews_demo.py复现
  • 命令行调用

提供分类模型命令行调用脚本,文件树:

pytextclassifier
├── bert_classifier.py
├── fasttext_classifier.py
├── classic_classifier.py
├── textcnn_classifier.py
└── textrnn_classifier.py

每个文件对应一个模型方法,各模型完全独立,可以直接运行,也方便修改,支持通过argparse 修改--data_path等参数。

直接在终端调用fasttext模型训练:

python -m pytextclassifier.fasttext_classifier -h

6.文本聚类算法

Text clustering, for example examples/cluster_demo.py

import sys

sys.path.append('..')
from pytextclassifier.textcluster import TextCluster

if __name__ == '__main__':
    m = TextCluster(output_dir='models/cluster-toy', n_clusters=2)
    print(m)
    data = [
        'Student debt to cost Britain billions within decades',
        'Chinese education for TV experiment',
        'Abbott government spends $8 million on higher education',
        'Middle East and Asia boost investment in top level sports',
        'Summit Series look launches HBO Canada sports doc series: Mudhar'
    ]
    m.train(data)
    m.load_model()
    r = m.predict(['Abbott government spends $8 million on higher education media blitz',
                   'Middle East and Asia boost investment in top level sports'])
    print(r)

    ########### load chinese train data from 1w data file
    from sklearn.feature_extraction.text import TfidfVectorizer

    tcluster = TextCluster(output_dir='models/cluster', feature=TfidfVectorizer(ngram_range=(1, 2)), n_clusters=10)
    data = tcluster.load_file_data('thucnews_train_1w.txt', sep='\t', use_col=1)
    feature, labels = tcluster.train(data[:5000])
    tcluster.show_clusters(feature, labels, 'models/cluster/cluster_train_seg_samples.png')
    r = tcluster.predict(data[:30])
    print(r)

output:

TextCluster instance (MiniBatchKMeans(n_clusters=2, n_init=10), <pytextclassifier.utils.tokenizer.Tokenizer object at 0x7f80bd4682b0>, TfidfVectorizer(ngram_range=(1, 2)))
[1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 8 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 9 1 1 8 1 1 9 1]

clustering plot image:

参考链接:https://github.com/shibing624/pytextclassifier

相关文章
|
6月前
|
vr&ar
垃圾分类模型想上maixpy(2)
1-1 关于模型部署,MaixPy文档的这一部分中可能有些有用的参考:部署模型到 Maix-I(M1) K210 系列开发板 - Sipeed Wiki 。 实际用数字图片进行测试时,手写数字识别的模型无法产生正确的输出。
165 1
|
6月前
|
编解码 并行计算 TensorFlow
垃圾分类模型想上maixpy(3)
1-5 对比Params与模型文件实际体积。 结果:模型实际大小与Params大小是可以对上的,参数应该是以float32存储。我把“字节”与“位”搞混了,应该是一个字节为8位。
77 0
|
机器学习/深度学习 自然语言处理 算法
【多标签文本分类】《多粒度信息关系增强的多标签文本分类》
提出一种多粒度的多标签文本分类方法。一共3个粒度:文档级分类模块、词级分类模块、标签约束性关系匹配辅助模块。
150 0
|
1月前
|
机器学习/深度学习 JSON 算法
语义分割笔记(二):DeepLab V3对图像进行分割(自定义数据集从零到一进行训练、验证和测试)
本文介绍了DeepLab V3在语义分割中的应用,包括数据集准备、模型训练、测试和评估,提供了代码和资源链接。
192 0
语义分割笔记(二):DeepLab V3对图像进行分割(自定义数据集从零到一进行训练、验证和测试)
|
1月前
|
机器学习/深度学习 算法
五、分类模型
五、分类模型
21 0
|
机器学习/深度学习 算法 计算机视觉
【多标签文本分类】层次多标签文本分类方法
【多标签文本分类】层次多标签文本分类方法
730 0
【多标签文本分类】层次多标签文本分类方法
|
6月前
|
IDE TensorFlow 开发工具
垃圾分类模型想上maixpy(1)
maixpy笔记 Something 上下拉。应该就是强制高、低电平,可以避免不确定的状态。 模型区没有文件系统,模型之间烧录在指定地址。
122 0
|
机器学习/深度学习 存储 自然语言处理
使用特征包方法进行图像类别分类
使用特征包方法进行图像类别分类。这种技术通常也被称为词袋。视觉图像分类是为受测图像分配类别标签的过程。类别可能包含代表几乎任何东西的图像,例如狗、猫、火车、船。
92 0
|
机器学习/深度学习 算法 开发者
特征生成(特征创建)
特征生成(特征创建)
|
存储 算法
决策树分类算法(包含隐形眼镜分类的代码)
一个有监督学习算法 、属于判别模型 、非线性分类
154 0
决策树分类算法(包含隐形眼镜分类的代码)