Python自然語言處理工具小結
作者:白寧超
2016年11月21日21:45:26
目錄
【Python NLP】干貨!詳述Python NLTK下如何使用stanford NLP工具包(1)
【Python NLP】Python 自然語言處理工具小結(2)
【Python NLP】Python NLTK 走進大秦帝國(3)
【Python NLP】Python NLTK獲取文本語料和詞匯資源(4)
【Python NLP】Python NLTK處理原始文本(5)
1 Python 的幾個自然語言處理工具
- NLTK:NLTK 在用 Python 處理自然語言的工具中處於領先的地位。它提供了 WordNet 這種方便處理詞匯資源的借口,還有分類、分詞、除莖、標注、語法分析、語義推理等類庫。
- Pattern:Pattern 的自然語言處理工具有詞性標注工具(Part-Of-Speech Tagger),N元搜索(n-gram search),情感分析(sentiment analysis),WordNet。支持機器學習的向量空間模型,聚類,向量機。
-
TextBlob:TextBlob 是一個處理文本數據的 Python 庫。提供了一些簡單的api解決一些自然語言處理的任務,例如詞性標注、名詞短語抽取、情感分析、分類、翻譯等等。
- Gensim:Gensim 提供了對大型語料庫的主題建模、文件索引、相似度檢索的功能。它可以處理大於RAM內存的數據。作者說它是“實現無干預從純文本語義建模的最強大、最高效、最無障礙的軟件。
- PyNLPI:它的全稱是:Python自然語言處理庫(Python Natural Language Processing Library,音發作: pineapple) 這是一個各種自然語言處理任務的集合,PyNLPI可以用來處理N元搜索,計算頻率表和分布,建立語言模型。他還可以處理向優先隊列這種更加復雜的數據結構,或者像 Beam 搜索這種更加復雜的算法。
- spaCy:這是一個商業的開源軟件。結合Python和Cython,它的自然語言處理能力達到了工業強度。是速度最快,領域內最先進的自然語言處理工具。
- Polyglot:Polyglot 支持對海量文本和多語言的處理。它支持對165種語言的分詞,對196中語言的辨識,40種語言的專有名詞識別,16種語言的詞性標注,136種語言的情感分析,137種語言的嵌入,135種語言的形態分析,以及69中語言的翻譯。
- MontyLingua:MontyLingua 是一個自由的、訓練有素的、端到端的英文處理工具。輸入原始英文文本到 MontyLingua ,就會得到這段文本的語義解釋。適合用來進行信息檢索和提取,問題處理,回答問題等任務。從英文文本中,它能提取出主動賓元組,形容詞、名詞和動詞短語,人名、地名、事件,日期和時間,等語義信息。
- BLLIP Parser:BLLIP Parser(也叫做Charniak-Johnson parser)是一個集成了產生成分分析和最大熵排序的統計自然語言工具。包括 命令行 和 python接口 。
- Quepy:Quepy是一個Python框架,提供將自然語言轉換成為數據庫查詢語言。可以輕松地實現不同類型的自然語言和數據庫查詢語言的轉化。所以,通過Quepy,僅僅修改幾行代碼,就可以實現你自己的自然語言查詢數據庫系統。GitHub:https://github.com/machinalis/quepy
- HanNLP:HanLP是由一系列模型與算法組成的Java工具包,目標是普及自然語言處理在生產環境中的應用。不僅僅是分詞,而是提供詞法分析、句法分析、語義理解等完備的功能。HanLP具備功能完善、性能高效、架構清晰、語料時新、可自定義的特點。文檔使用操作說明:Python調用自然語言處理包HanLP 和 菜鳥如何調用HanNLP
2 OpenNLP:進行中文命名實體識別
OpenNLP是Apach下的Java自然語言處理API,功能齊全。如下給大家介紹一下使用OpenNLP進行中文語料命名實體識別的過程。
首先是預處理工作,分詞去聽用詞等等的就不啰嗦了,其實將分詞的結果中間加上空格隔開就可以了,OpenNLP可以將這樣形式的的語料照處理英文的方式處理,有些關於字符處理的注意點在后面會提到。
其次我們要准備各個命名實體類別所對應的詞庫,詞庫被存在文本文檔中,文檔名即是命名實體類別的TypeName,下面兩個function分別是載入某類命名實體詞庫中的詞和載入命名實體的類別。
/**
* 載入詞庫中的命名實體
*
* @param nameListFile
* @return
* @throws Exception
*/
public static List<String> loadNameWords(File nameListFile)
throws Exception {
List<String> nameWords = new ArrayList<String>();
if (!nameListFile.exists() || nameListFile.isDirectory()) {
System.err.println("不存在那個文件");
return null;
}
BufferedReader br = new BufferedReader(new FileReader(nameListFile));
String line = null;
while ((line = br.readLine()) != null) {
nameWords.add(line);
}
br.close();
return nameWords;
}
/**
* 獲取命名實體類型
*
* @param nameListFile
* @return
*/
public static String getNameType(File nameListFile) {
String nameType = nameListFile.getName();
return nameType.substring(0, nameType.lastIndexOf("."));
}
因為OpenNLP要求的訓練語料是這樣子的:
XXXXXX<START:Person>????<END>XXXXXXXXX<START:Action>????<END>XXXXXXX
被標注的命名實體被放在<START><END>范圍中,並標出了實體的類別。接下來是對命名實體識別模型的訓練,先上代碼:
import java.io.File;
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.StringReader;
import java.util.Collections;
import opennlp.tools.namefind.NameFinderME;
import opennlp.tools.namefind.NameSample;
import opennlp.tools.namefind.NameSampleDataStream;
import opennlp.tools.namefind.TokenNameFinderModel;
import opennlp.tools.util.ObjectStream;
import opennlp.tools.util.PlainTextByLineStream;
import opennlp.tools.util.featuregen.AggregatedFeatureGenerator;
import opennlp.tools.util.featuregen.PreviousMapFeatureGenerator;
import opennlp.tools.util.featuregen.TokenClassFeatureGenerator;
import opennlp.tools.util.featuregen.TokenFeatureGenerator;
import opennlp.tools.util.featuregen.WindowFeatureGenerator;
/**
* 中文命名實體識別模型訓練組件
*
* @author ddlovehy
*
*/
public class NamedEntityMultiFindTrainer {
// 默認參數
private int iterations = 80;
private int cutoff = 5;
private String langCode = "general";
private String type = "default";
// 待設定的參數
private String nameWordsPath; // 命名實體詞庫路徑
private String dataPath; // 訓練集已分詞語料路徑
private String modelPath; // 模型存儲路徑
public NamedEntityMultiFindTrainer() {
super();
// TODO Auto-generated constructor stub
}
public NamedEntityMultiFindTrainer(String nameWordsPath, String dataPath,
String modelPath) {
super();
this.nameWordsPath = nameWordsPath;
this.dataPath = dataPath;
this.modelPath = modelPath;
}
public NamedEntityMultiFindTrainer(int iterations, int cutoff,
String langCode, String type, String nameWordsPath,
String dataPath, String modelPath) {
super();
this.iterations = iterations;
this.cutoff = cutoff;
this.langCode = langCode;
this.type = type;
this.nameWordsPath = nameWordsPath;
this.dataPath = dataPath;
this.modelPath = modelPath;
}
/**
* 生成定制特征
*
* @return
*/
public AggregatedFeatureGenerator prodFeatureGenerators() {
AggregatedFeatureGenerator featureGenerators = new AggregatedFeatureGenerator(
new WindowFeatureGenerator(new TokenFeatureGenerator(), 2, 2),
new WindowFeatureGenerator(new TokenClassFeatureGenerator(), 2,
2), new PreviousMapFeatureGenerator());
return featureGenerators;
}
/**
* 將模型寫入磁盤
*
* @param model
* @throws Exception
*/
public void writeModelIntoDisk(TokenNameFinderModel model) throws Exception {
File outModelFile = new File(this.getModelPath());
FileOutputStream outModelStream = new FileOutputStream(outModelFile);
model.serialize(outModelStream);
}
/**
* 讀出標注的訓練語料
*
* @return
* @throws Exception
*/
public String getTrainCorpusDataStr() throws Exception {
// TODO 考慮入持久化判斷直接載入標注數據的情況 以及增量式訓練
String trainDataStr = null;
trainDataStr = NameEntityTextFactory.prodNameFindTrainText(
this.getNameWordsPath(), this.getDataPath(), null);
return trainDataStr;
}
/**
* 訓練模型
*
* @param trainDataStr
* 已標注的訓練數據整體字符串
* @return
* @throws Exception
*/
public TokenNameFinderModel trainNameEntitySamples(String trainDataStr)
throws Exception {
ObjectStream<NameSample> nameEntitySample = new NameSampleDataStream(
new PlainTextByLineStream(new StringReader(trainDataStr)));
System.out.println("**************************************");
System.out.println(trainDataStr);
TokenNameFinderModel nameFinderModel = NameFinderME.train(
this.getLangCode(), this.getType(), nameEntitySample,
this.prodFeatureGenerators(),
Collections.<String, Object> emptyMap(), this.getIterations(),
this.getCutoff());
return nameFinderModel;
}
/**
* 訓練組件總調用方法
*
* @return
*/
public boolean execNameFindTrainer() {
try {
String trainDataStr = this.getTrainCorpusDataStr();
TokenNameFinderModel nameFinderModel = this
.trainNameEntitySamples(trainDataStr);
// System.out.println(nameFinderModel);
this.writeModelIntoDisk(nameFinderModel);
return true;
} catch (Exception e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
return false;
}
}
}
注:
- 參數:iterations是訓練算法迭代的次數,太少了起不到訓練的效果,太大了會造成過擬合,所以各位可以自己試試效果;
- cutoff:語言模型掃描窗口的大小,一般設成5就可以了,當然越大效果越好,時間可能會受不了;
- langCode:語種代碼和type實體類別,因為沒有專門針對中文的代碼,設成“普通”的即可,實體的類別因為我們想訓練成能識別多種實體的模型,於是設置為“默認”。
說明:
- prodFeatureGenerators()方法用於生成個人訂制的特征生成器,其意義在於選擇什么樣的n-gram語義模型,代碼當中顯示的是選擇窗口大小為5,待測命名實體詞前后各掃描兩個詞的范圍計算特征(加上自己就是5個),或許有更深更准確的意義,請大家指正;
- trainNameEntitySamples()方法,訓練模型的核心,首先是將如上標注的訓練語料字符串傳入生成字符流,再通過NameFinderME的train()方法傳入上面設定的各個參數,訂制特征生成器等等,關於源實體映射對,就按默認傳入空Map就好了。
源代碼開源在:https://github.com/Ailab403/ailab-mltk4j,test包里面對應有完整的調用demo,以及file文件夾里面的測試語料和已經訓練好的模型。
3 StanfordNLP:
Stanford NLP Group是斯坦福大學自然語言處理的團隊,開發了多個NLP工具。其開發的工具包括以下內容:
- Stanford CoreNLP : 采用Java編寫的面向英文的處理工具,下載網址為:。主要功能包括分詞、詞性標注、命名實體識別、語法分析等。
- Stanford Word Segmenter : 采用CRF(條件隨機場)算法進行分詞,也是基於Java開發的,同時可以支持中文和Arabic,官方要求Java版本1.6以上,推薦內存至少1G。
簡單的示例程序:
//設置分詞器屬性。
Properties props = new Properties();
//字典文件地址,可以用絕對路徑,如d:/data
props.setProperty("sighanCorporaDict", "data");
//字典壓縮包地址,可以用絕對路徑
props.setProperty("serDictionary","data/dict-chris6.ser.gz");
//輸入文字的編碼;
props.setProperty("inputEncoding", "UTF-8");
props.setProperty("sighanPostProcessing", "true");
//初始化分詞器,
CRFClassifier classifier = new CRFClassifier(props);
//從持久化文件中加載分詞器設置;
classifier.loadClassifierNoExceptions("data/ctb.gz", props);
// flags must be re-set after data is loaded
classifier.flags.setProperties(props);
//分詞
List words = classifier.segmentString("語句內容");
- Stanford POS Tagger : 采用Java編寫的面向英文、中文、法語、阿拉伯語、德語的命名實體識別工具。
- Stanford Named Entity Recognizer : 采用條件隨機場模型的命名實體工具。
- Stanford Parser : 進行語法分析的工具,支持英文、中文、阿拉伯文和法語。
- Stanford Classifier : 采用Java編寫的分類器。
最后附上關於中文分詞器性能比較的一篇文章:http://www.cnblogs.com/wgp13x/p/3748764.html
實現中文命名實體識別
1、分詞介紹
2、NER介紹
import edu.stanford.nlp.ie.AbstractSequenceClassifier;
import edu.stanford.nlp.ie.crf.CRFClassifier;
import edu.stanford.nlp.ling.CoreLabel;
/**
*
* <p>
* ClassName ExtractDemo
* </p>
* <p>
* Description 加載NER模塊
*
*/
public class ExtractDemo {
private static AbstractSequenceClassifier<CoreLabel> ner;
public ExtractDemo() {
InitNer();
}
public void InitNer() {
String serializedClassifier = "classifiers/chinese.misc.distsim.crf.ser.gz"; // chinese.misc.distsim.crf.ser.gz
if (ner == null) {
ner = CRFClassifier.getClassifierNoExceptions(serializedClassifier);
}
}
public String doNer(String sent) {
return ner.classifyWithInlineXML(sent);
}
public static void main(String args[]) {
String str = "我 去 吃飯 , 告訴 李強 一聲 。";
ExtractDemo extractDemo = new ExtractDemo();
System.out.println(extractDemo.doNer(str));
System.out.println("Complete!");
}
}
import java.io.File;
import java.io.IOException;
import java.util.Properties;
import org.apache.commons.io.FileUtils;
import edu.stanford.nlp.ie.crf.CRFClassifier;
import edu.stanford.nlp.ling.CoreLabel;
/**
*
* <p>
* Description 使用Stanford CoreNLP進行中文分詞
* </p>
*
*/
public class ZH_SegDemo {
public static CRFClassifier<CoreLabel> segmenter;
static {
// 設置一些初始化參數
Properties props = new Properties();
props.setProperty("sighanCorporaDict", "data");
props.setProperty("serDictionary", "data/dict-chris6.ser.gz");
props.setProperty("inputEncoding", "UTF-8");
props.setProperty("sighanPostProcessing", "true");
segmenter = new CRFClassifier<CoreLabel>(props);
segmenter.loadClassifierNoExceptions("data/ctb.gz", props);
segmenter.flags.setProperties(props);
}
public static String doSegment(String sent) {
String[] strs = (String[]) segmenter.segmentString(sent).toArray();
StringBuffer buf = new StringBuffer();
for (String s : strs) {
buf.append(s + " ");
}
System.out.println("segmented res: " + buf.toString());
return buf.toString();
}
public static void main(String[] args) {
try {
String readFileToString = FileUtils.readFileToString(new File("澳門141人食物中毒與進食“問題生蚝”有關.txt"));
String doSegment = doSegment(readFileToString);
System.out.println(doSegment);
ExtractDemo extractDemo = new ExtractDemo();
System.out.println(extractDemo.doNer(doSegment));
System.out.println("Complete!");
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
注意一定是JDK 1.8+的環境,最后輸出結果如下:

4 IKAnalyzer
IK Analyzer是一個開源的,基於Java語言開發的輕量級的中文分詞工具包。IK支持細粒度和智能分詞兩種切分模式,支持英文字母、數字、中文詞匯等分詞處理,兼容韓文、日文字符。可以支持用戶自定義的詞典,通過配置IKAnalyzer.cfg.xml文件來實現,可以配置自定義的擴展詞典和停用詞典。詞典需要采用UTF-8無BOM格式編碼,並且每個詞語占一行。配置文件如下所示:
<properties> <comment>IK Analyzer 擴展配置</comment> <!--用戶可以在這里配置自己的擴展字典--> <entry key="ext_dict">ext.dic;</entry> <!--用戶可以在這里配置自己的擴展停止詞字典--> <entry key="ext_stopwords">stopword.dic;chinese_stopword.dic</entry> </properties>
只需要把IKAnalyzer2012_u6.jar部署於項目的lib中,同時將IKAnalyzer.cfg.xml文件以及詞典文件置於src中,即可通過API的方式開發調用。IK簡單、易於擴展,分詞結果較好並且采用Java編寫,因為我平時的項目以Java居多,所以是我平時處理分詞的首選工具。示例代碼:
/**
* IK分詞功能實現
* @return
*/
public String spiltWords(String srcString){
StringBuffer wordsBuffer = new StringBuffer("");
try{
IKSegmenter ik=new IKSegmenter(new StringReader(srcString), true);
Lexeme lex=null;
while((lex=ik.next())!=null){
// System.out.print(lex.getLexemeText()+" ");
wordsBuffer.append(lex.getLexemeText()).append(" ");
}
}catch(Exception e){
logger.error(e.getMessage());
}
return wordsBuffer.toString();
}
5 中科院ICTCLAS
ICTCLAS是由中科院計算所歷經數年開發的分詞工具,采用C++編寫。最新版本命名為ICTCLAS2013,又名為NLPIR漢語分詞系統。主要功能包括中文分詞、詞性標注、命名實體識別、用戶詞典功能,同時支持GBK編碼、UTF8編碼、BIG5編碼,新增微博分詞、新詞發現與關鍵詞提取。可以可視化界面操作和API方式調用。
6 FudanNLP
FudanNLP主要是為中文自然語言處理而開發的工具包,也包含為實現這些任務的機器學習算法和數據集。FudanNLP及其包含數據集使用LGPL3.0許可證。主要功能包括:
- 信息檢索:文本分類,新聞聚類。
- 中文處理:中文分詞,詞性標注,實體名識別,關鍵詞抽取,依存句法分析,時間短語識別。
- 結構化學習:在線學習,層次分類,聚類,精確推理。
工具采用Java編寫,提供了API的訪問調用方式。下載安裝包后解壓后,內容如下圖所示:

在使用時將fudannlp.jar以及lib中的jar部署於項目中的lib里面。models文件夾中存放的模型文件,主要用於分詞、詞性標注和命名實體識別以及分詞所需的詞典;文件夾example中主要是使用的示例代碼,可以幫助快速入門和使用;java-docs是API幫助文檔;src中存放着源碼;PDF文檔中有着比較詳細的介紹和自然語言處理基礎知識的講解。初始運行程序時初始化時間有點長,並且加載模型時占用內存較大。在進行語法分析時感覺分析的結果不是很准確。
