TF-IDF计算过程一步步推导详解含代码演示

相关概念

TF-IDF

TF-IDF(Term Frequency--Inverse Document Frequency)是一种用于资讯检索与文本挖掘的常用加权技术。TF-IDF是一种统计方法,用以评估一个字词对于一个文件集或一个语料库中的其中一份文件的重要程度。字词的重要性随着它在文件中出现的次数成正比增加,但同时会随着它在语料库中出现的频率成反比下降。

TF

tf(term frequency:指的是某一个给定的词语在该文件中出现的次数,这个数字通常会被归一化(一般是词频除以该文件总词数),以防止它偏向长的文件。

IDF

idf (inverse document frequency):反应了一个词在所有文本(整个文档)中出现的频率,如果一个词在很多的文本中出现,那么它的idf值应该低,而反过来如果一个词在比较少的文本中出现,那么它的idf值应该高。

N

N代表文档的总数。

W

W是某个单词在几个文档里出现过,同一一个文档出行多次,计为1。

代码示例

python 复制代码
from sklearn.feature_extraction.text import TfidfVectorizer
import pandas as pd
# 定义更复杂的文档集
complex_documents = [
    "The quick brown fox jumps over the lazy dog.",
    "The brown fox is quick and the brown dog is lazy.",
    "The sky is blue and beautiful.",
    "Look at the bright blue sky!",
    "The quick brown dog jumps over the lazy fox."
]
# 创建TF-IDF模型
complex_vectorizer = TfidfVectorizer(smooth_idf=True)
#将文档转换为TF-IDF矩阵
complex_tfidf_matrix = complex_vectorizer.fit_transform(complex_documents)
#print(complex_tfidf_matrix)
#获取特征名称
feature_names = complex_vectorizer.get_feature_names_out()
#将TF-IDF矩阵转换为DataFrame
complex_tfidf_df = pd.DataFrame(complex_tfidf_matrix.toarray(), columns=feature_names)
#打印 TF-IDF矩阵
#print(complex_tfidf_df)
#TF-IDF矩阵保存成csv文件
complex_tfidf_df.to_csv('./output/complex_tfidf_matrix.csv', index=True)

计算过程详解

原始文档见下:

The quick brown fox jumps over the lazy dog

The brown fox is quick and the brown dog is lazy

The sky is blue and beautiful

Look at the bright blue sky

The quick brown dog jumps over the lazy fox

确定N

不难看出文档总共有5份,所以这里的N为5.

确定W

我们以"Look at the bright blue sky"为例来演示:

这句话里每个单词在该文档里都是唯一的,所以每个单词的TF = 1/6。

计算每个单词的IDF值

以单词blue为例,它总共在两个文档里出现,所以W=2,所以其IDF=ln((1+5)/(1+2))+1,其它以此类推。

|--------|--------------------------------------------------------|
| 单词 | IDF值 |
| look | ln((1+5)/(1+1))+1=2.0986122886681096913952452369225 |
| at | ln((1+5)/(1+1))+1=2.0986122886681096913952452369225 |
| the | ln((1+5)/(1+5))+1 = 1 |
| bright | ln((1+5)/(1+1))+1=2.0986122886681096913952452369225 |
| blue | ln((1+5)/(1+2))+1 = 1.69314718055994530941723212145818 |
| sky | ln((1+5)/(1+2))+1 = 1.69314718055994530941723212145818 |

计算每个单词的TF-IDF值

即上述每个单元格*(1/6)

|--------|---------------------|
| 单词 | tfidf值 |
| look | 0.34976871477801824 |
| at | 0.34976871477801824 |
| the | 0.16666666666666666 |
| bright | 0.34976871477801824 |
| blue | 0.2821911967599909 |
| sky | 0.2821911967599909 |

TF-IDF值进行归一化

计算这组单词TF-IDF的平方根

(0.34976871477801824**2 + 0.34976871477801824**2 + 0.16666666666666666**2 + 0.34976871477801824**2 + 0.2821911967599909**2+ 0.2821911967599909**2)**0.5

= 0.7443493684741389

生成最终TF-IDF值

|--------|------------------------------------------------------------|
| 单词 | 归一化后TFIDF值 |
| look | 0.34976871477801824/0.7443493684741389=0.4698985847130068 |
| at | 0.34976871477801824/0.7443493684741389=0.4698985847130068 |
| the | 0.16666666666666666/0.7443493684741389=0.22390919335139758 |
| bright | 0.34976871477801824/0.7443493684741389=0.4698985847130068 |
| blue | 0.2821911967599909/0.7443493684741389=0.3791112194243705 |
| sky | 0.2821911967599909/0.7443493684741389=0.3791112194243705 |

对比sklearn里的结果

相关推荐
Li Ming&2 小时前
基于OpenCV+MediaPipe+PyGame的手势控制音乐播放器(Python实现)
人工智能·python·计算机视觉
后台模板学习3 小时前
Rust vs Python 在用户认证模块中的实现:底层
开发语言·python·rust
AIGC大时代3 小时前
LangGraph 生产级笔记:Checkpointer + interrupt(),把人审做成可恢复状态机
python·agent·状态机·langgraph·hitl
凤城老人3 小时前
基于 Flask 的企业级 CMS 架构设计与实现
后端·python·flask
所念皆星海9113 小时前
Python学习---DAY10函数
开发语言·python·学习
刘天远3 小时前
企业 Agent 需求怎么写:数据结构、流程图与 Python 校验
数据结构·人工智能·python·流程图
Java后端的Ai之路3 小时前
23、Python - 策略模式
linux·python·策略模式
旖旎夜光3 小时前
【LangChain实战】LangChain 学习笔记(一):从定义大模型到工具调用
人工智能·笔记·python·学习·langchain
临沂GEO3 小时前
用好地域流量,提升内容自然搜索曝光
网络·python
wuyk5555 小时前
104.C 语言字节对齐:从底层原理到工程实践的完整指南
c语言·开发语言·stm32·单片机·嵌入式硬件