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标题: 基于 Spark 的文本情感分析-1 [打印本页]

作者: look_w 时间: 2018-6-24 14:17 标题: 基于 Spark 的文本情感分析-1

基于 Spark 的文本情感分析文本情感分析是指对具有人为主观情感色彩文本材料进行处理、分析和推理的过程。文本情感分析主要的应用场景是对用户关于某个主题的评论文本进行处理和分析。比如，人们在打算去看一部电影之前，通常会去看豆瓣电影板块上的用户评论，再决定是否去看这部电影。另外一方面，电影制片人会通过对专业论坛上的用户评论进行分析，了解市场对于电影的总体反馈。本文中文本分析的对象为网络短评，为非正式场合的短文本语料，在只考虑正面倾向和负面倾向的情况下，实现文本倾向性的分类。
文本情感分析主要涉及如下四个技术环节。

收集数据集：本文中，以分析电影《疯狂动物城》的用户评论为例子，采集豆瓣上《疯狂动物城》的用户短评和短评评分作为样本数据，通过样本数据训练分类模型来判断微博上的一段话对该电影的情感倾向。
设计文本的表示模型：让机器“读懂”文字，是文本情感分析的基础，而这首先要解决的问题是文本的表示模型。通常，文本的表示采用向量空间模型，也就是说采用向量表示文本。向量的特征项是模型中最小的单元，可以是一个文档中的字、词或短语，一个文档的内容可以看成是它的特征项组成的集合，而每一个特征项依据一定的原则都被赋予上权重。
选择文本的特征：当可以把一个文档映射成向量后，那如何选择特征项和特征值呢？通常的做法是先进行中文分词（本文使用 jieba 分词工具），把用户评论转化成词语后，可以使用 TF-IDF（Term Frequency–Inverse Document Frequency，词频-逆文档频率）算法来抽取特征，并计算出特征值。
选择分类模型：常用的分类算法有很多，如：决策树、贝叶斯、人工神经网络、K-近邻、支持向量机等等。在文本分类上使用较多的是贝叶斯和支持向量机。本文中，也以这两种方法来进行模型训练。

为什么采用 Spark传统的单节点计算已经难以满足用户生成的海量数据的处理和分析的要求。比如，豆瓣网站上《疯狂动物城》电影短评就有 111421 条，如果需要同时处理来自多个大型专业网站上所有电影的影评，单台服务器的计算能力和存储能力都很难满足需求。这个时候需要考虑引入分布式计算的技术，使得计算能力和存储能力能够线性扩展。
Spark 是一个快速的、通用的集群计算平台，也是业内非常流行的开源分布式技术。Spark 围绕着 RDD（Resilient Distributed Dataset）弹性分布式数据集，扩展了广泛使用的 MapReduce［5］计算模型，相比起 Hadoop［6］的 MapReduce 计算框架，Spark 更为高效和灵活。Spark 主要的特点如下：

内存计算：能够在内存中进行计算，它会优先考虑使用各计算节点的内存作为存储，当内存不足时才会考虑使用磁盘，这样极大的减少了磁盘 I/O，提高了效率。
惰性求值：RDD 丰富的计算操作可以分为两类，转化操作和行动操作。而当程序调用 RDD 的转化操作（如数据的读取、Map、Filter）的时候，Spark 并不会立刻开始计算，而是记下所需要执行的操作，尽可能的将一些转化操作合并，来减少计算数据的步骤，只有在调用行动操作（如获取数据的行数 Count）的时候才会开始读入数据，进行转化操作、行动操作，得到结果。
接口丰富：Spark 提供 Scala，Java，Python，R 四种编程语言接口，可以满足不同技术背景的工程人员的需求。并且还能和其他大数据工具密切配合。例如 Spark 可以运行在 Hadoop 之上，能够访问所有支持 Hadoop 的数据源（如 HDFS、Cassandra、Hbase）。

本文以 Spark 的 Python 接口为例，介绍如何构建一个文本情感分析系统。作者采用 Python 3.5.0，Spark1.6.1 作为开发环境，使用 Jupyter Notebook［7］编写代码。Jupyter Notebook 是由 IPython Notebook 演化而来，是一套基于 Web 的交互环境，允许大家将代码、代码执行、数学函数、富文档、绘图以及其它元素整合为单一文件。在运行 pyspark 的之前，需要指定一下 pyspark 的运行环境，如下所示：
清单 1. 指定 pyspark 的 ipython notebook 运行环境

1	export PYSPARK_PYTHON=ipython3 PYSPARK_DRIVER_PYTHON_OPTS="notebook"

接下里就可以在 Jupyter Notebook 里编写代码了。
基于 Spark 如何构建文本情感分析系统在本文第 1 章，介绍了文本情感分析主要涉及的四个技术环节。基于 Spark 构建的文本分类系统的技术流程也是这样的。在大规模的文本数据的情况下，有所不同的是文本的特征维度一般都是非常巨大的。试想一下所有的中文字、词有多少，再算上其他的语言和所有能在互联网上找到的文本，那么文本数据按照词的维度就能轻松的超过数十万、数百万维，所以需要寻找一种可以处理极大维度文本数据的方法。
在本文后续章节中，将依次按照基于 Spark 做数据预处理、文本建模、特征提取、训练分类模型、实现待输入文本分类展开讨论。系统的上下文关系图如图 1 所示，系统的功能架构图如图 2 所示。
图 1. 基于 Spark 文本情感分析系统上下文

图 2. 基于 Spark 文本情感分析系统功能架构图

爬取的数据说明为了说明文本分类系统的构建过程，作者爬取了豆瓣网络上《疯狂动物城》的短评和评分（）。示例数据如下所示：
表 1. 示例数据评分评论文本5做冰棍那机智的不像话！！！全片最爱！！！想吃！！！5绝对的好片子裂墙推荐。实在是因为另一场满了…随手挑了这个片子。真是 5 分钟一小笑 10 分钟哄堂大笑。看那个又懒又慢树獭简直要锤墙了。旁边法国妹子精辟的吐槽！看！这是我们法国人。我要憋到内伤了。最后散场大家都静坐着等着整首歌放完…五星好评。2016 年度十佳。5不要看任何影评，如果可以预告片都别看，直接买票就好了。你要啥这电影里有啥！3最精彩的动画是用想象力拍出真实世界难以实现的故事，而不是用动物化填充一段如果是真人就普通到不能再普通的烂俗故事。笑料有，萌趣有，但更有的是莫名其妙的主旋律和政治正确，恐怕没有评分所体现的那么出色。4换了新领导就是不一样。迪士尼暗黑大电影，洛杉矶罪案片风格和内核。还真是动物乌托邦，美国针对有色人种，欧洲针对难民，天朝针对公知和五毛吗？人设精彩，细节丰富，但要说创意超《头脑特工队》显然就不实事求是了。……………………
表格中每一行为一条评论数据，按照“评分，评论文本”排放，中间以制表符切分，评分范围从 1 分到 5 分，这样的数据共采集了 116567 条。

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