文章目录
- [0 前言](#0 前言)
- [1 课题背景](#1 课题背景)
- [2 实现效果](#2 实现效果)
-
- **实现功能**
- **可视化统计**
- **web模块界面展示**
- [3 LDA模型](#3 LDA模型)
- [4 情感分析方法](#4 情感分析方法)
- [5 部分核心代码](#5 部分核心代码)
- [6 最后](#6 最后)
0 前言
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- 难度系数：3分
- 工作量：3分
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1 课题背景
基于Python的社交平台大数据挖掘及其可视化。
2 实现效果
实现功能
- 实时热点话题检测
- 情感分析
- 结果可视化
- Twitter数据挖掘平台的设计与实现
可视化统计
Hashtag统计
地理位置信息的可视化
话题结果可视化
矩阵图
旭日图
情感分析的可视化
web模块界面展示
3 LDA模型
2003年，D.Blei等人提出了广受欢迎的LDA（Latentdirichlet
allocation）主题模型[8]。LDA除了进行主题的分析外，还可以运用于文本分类、推荐系统等方面。
LDA模型可以描述为一个"上帝掷骰子"的过程，首先，从主题库中随机抽取一个主题，该主题编号为K，接着从骰子库中拿出编号为K的骰子X，进行投掷，每投掷一次，就得到了一个词。不断的投掷它，直到到达预计的文本长
可以用矩阵的乘法来表示上述的过程：
回到LDA模型来说，LDA模型的输入是一篇一篇用BOW(bag of
words)表示的文档,即用该文档中无序的单词序列来表示该文档（忽略文档中的语法和词语的先后关系）。LDA的输出是每篇文档的主题分布矩阵和每个主题下的单词分布矩阵。简而言之，LDA主题模型的任务就是已知左边的矩阵，通过一些方法，得到右边两个小矩阵。这里的"一些方法"即为LDA采样的方法，目前最主要的有两种，一种是变分贝叶斯推断(variationalBayes,
VB),另一种叫做吉布斯采样(Gibbs Sampling)，其中吉布斯采样也被称为蒙特卡洛马尔可夫 (Markov Chain Monte
Carlo，MCMC)采样方法。
总的来说，MCMC实现起来更加简单方便，而VB的速度比MCMC来得快，研究表明他们具有差不多相同的效果。所以，对于大量的数据，采用VB是更为明智的选择。
4 情感分析方法
本文采用的情感分析可以说是一个标准的机器学习的分类问题。目标是给定一条推文，将其分为正向情感、负向情感、中性情感。
预处理
- POS标注：CMU ArkTweetNLP
- 字母连续三个相同：替换 "coooooooool"=>"coool"
- 删除非英文单词
- 删除URL
- 删除@：删除用户的提及@username
- 删除介词、停止词
- 否定展开：将以"n't"结尾的单词进行拆分，如"don't" 拆分为"do not",这里需要注意对一些词进行特殊处理，如"can't"拆分完之后的结果为"can not"，而不是"ca not"。
- 否定处理：从否定词（如shouldn't）开始到这个否定词后的第一个标点（.,?!）之间的单词，均加入_NEG后缀。如perfect_NEG。 "NEG"后缀
特征提取
文本特征
-
N-grams
- 1~3元模型
- 使用出现的次数而非频率来表示。不仅是因为使用是否出现来表示特征有更好的效果[16]，还因为Twitter的文本本身较短，一个短语不太可能在一条推文中重复出现。
-
感叹号问号个数
- 在句子中的感叹号和问号，往往含有一定的情感。为此，将它作为特征。
-
字母重复的单词个数
- 这是在预处理中对字母重复三次以上单词进行的计数。字母重复往往表达了一定的情感。
-
否定的个数
- 否定词出现后，句子的极性可能会发生翻转。为此，把整个句子否定的个数作为一个特征
-
缩写词个数等
-
POS 标注为['N', 'V', 'R', 'O', 'A'] 个数（名词、动词、副词、代词、形容词)
-
词典特征（本文使用的情感词典有：Bing Lius词库[39]、MPQA词库[40]、NRC Hashtag词库和Sentiment140词库[42]、以及相应的经过否定处理的词库[45]）
- 推文中的单词在情感字典个数 （即有极性的单词个数）
- 推文的 总情感得分：把每个存在于当前字典单词数相加，到推文的 总情感得分：把每个存在于当前 - 字典单词数相加，到推文的 总情感得分：把每个存在于当前字典单词数相加，到推文总分，这个数作为一特征。
- 推文中单词最大的正向情感得分和负。
- 推文中所有正向情感的单词分数 和以及 所有负向情感单词的分数和。
- 最后一个词的分数
-
表情特征
- 推文中正向 情感 和负向的表情个数
- 最后一个表情的极性是 否为正向
特征选择
本文 特征选择主要是针对于 N-grams 特征 的，采用方法如下：
设定min_df（min_df>=0）以及threshold（0 <= threshold <= 1）
对于每个在N-grams的词:
统计其出现于正向、负向、中性的次数，得到pos_cnt, neg_cnt, neu_cnt，以及出现总数N,然后分别计算
pos = pos_cnt / N
neg = neg_cnt / N
neu = neu_cnt / N
对于 pos,neg,neu中任一一个大于阈值threshold 并且N > min_df的，保留该词，否则进行删除。
上述算法中滤除了低频的词，因为这可能是一些拼写错误的词语；并且，删除了一些极性不那么明显的词，有效的降低了维度。
分类器选择
在本文中，使用两个分类器进行对比，他们均使用sklearn提供的接口 。第一个分类器选用SVM线性核分类器，参数设置方面，C =
0.0021，其余均为默认值。第二个分类器是Logistic Regression分类器，其中，设置参数C=0.01105。
在特征选择上，min_df=5, threshold=0.6。
实验
- SemEval（国际上的一个情感分析比赛）训练数据和测试数据
- 评价方法采用F-score
- 对比SemEval2016结果如下
测试集名
5 部分核心代码
python
import json
from django.http import HttpResponse
from django.shortcuts import render
from topic.models.TopicTrendsManager import TopicTrendsManager
from topic.models.TopicParameterManager import TopicParameterManager
def index(request):
return render(request, 'topic/index.html')
# TODO 检查参数的合法性, and change to post method
def stream_trends(request):
param_manager = TopicParameterManager(request.GET.items())
topic_trends = TopicTrendsManager(param_manager)
res = topic_trends.get_result(param_manager)
return HttpResponse(json.dumps(res), content_type="application/json")
def stop_trends(request):
topic_trends = TopicTrendsManager(None)
topic_trends.stop()
res = {"stop": "stop success"}
return HttpResponse(json.dumps(res), content_type="application/json")
def text(request):
return render(request, 'topic/visualization/result_text.html')
def bubble(request):
return render(request, 'topic/visualization/result_bubble.html')
def treemap(request):
return render(request, 'topic/visualization/result_treemap.html')
def sunburst(request):
return render(request, 'topic/visualization/result_sunburst.html')
def funnel(request):
return render(request, 'topic/visualization/result_funnel.html')
def heatmap(request):
return render(request, 'topic/visualization/result_heatmap.html')
def hashtags_pie(request):
return render(request, 'topic/visualization/result_hashtags_pie.html')
def hashtags_histogram(request):
return render(request, 'topic/visualization/result_hashtags_histogram.html')
def hashtags_timeline(request):
return render(request, 'topic/visualization/result_hashtags_timeline.html')6 最后
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