深度学习每周学习总结N1（one-hot 编码案例）

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总结：

之前有学习过文本预处理的环节，对文本处理的主要方式有以下三种：

1：词袋模型（one-hot编码）

2：TF-IDF

3：Word2Vec(词向量)

详细介绍及中英文分词详见pytorch文本分类（一）：文本预处理

本期主要介绍one-hot编码示例流程（词汇表 -> 文本序列 -> One-hot编码）手撕模式 + 直接调用现成的词袋模型（CountVectorizer）

1. 中文文本One-Hot编码示例

import torch
import torch.nn.functional as F
import jieba# 示例中文文本
texts = ['你好，最近怎么样？','我过的很好，谢谢！','再见。']# 使用结巴分词进行分词
tokenized_texts = [list(jieba.cut(text)) for text in texts] # [['你好', '，', '最近', '怎么样', '？'], ['我', '过', '的', '很好', '，', '谢谢', '！'], ['再见', '。']]# 构建词汇表
word_index = {}
index_word = {}
# 将所有分词结果中的单词去重，建立 word_index 和 index_word 两个字典，分别存储单词到索引和索引到单词的映射
for i,word in enumerate(set(word for text in tokenized_texts for word in text)):word_index[word] = iindex_word[i] = word# 将文本转化为整数序列
sequences = [[word_index[word] for word in text] for text in tokenized_texts] # 获取词汇表大小
vocab_size = len(word_index)# 将整数序列转化为ont-hot编码
one_hot_results = torch.zeros(len(texts),vocab_size)
for i,seq in enumerate(sequences):one_hot_results[i,seq] = 1# 打印结果
print("词汇表: \n",word_index)
print("文本: \n",texts)
print("分词结果: \n",tokenized_texts)
print("文本序列: \n",sequences)
print("One-Hot编码: \n",one_hot_results)

词汇表: {'。': 0, '的': 1, '谢谢': 2, '你好': 3, '再见': 4, '我过': 5, '！': 6, '很': 7, '？': 8, '好': 9, '怎么样': 10, '最近': 11, '，': 12}
文本: ['你好，最近怎么样？', '我过的很好，谢谢！', '再见。']
分词结果: [['你好', '，', '最近', '怎么样', '？'], ['我过', '的', '很', '好', '，', '谢谢', '！'], ['再见', '。']]
文本序列: [[3, 12, 11, 10, 8], [5, 1, 7, 9, 12, 2, 6], [4, 0]]
One-Hot编码: tensor([[0., 0., 0., 1., 0., 0., 0., 0., 1., 0., 1., 1., 1.],[0., 1., 1., 0., 0., 1., 1., 1., 0., 1., 0., 0., 1.],[1., 0., 0., 0., 1., 0., 0., 0., 0., 0., 0., 0., 0.]])

让我们逐步解析这段代码，并说明每一步操作后数据的结构和状态。

代码解析

导入必要的库

import torch
import torch.nn.functional as F
import jieba

示例中文文本

texts = ['你好，最近怎么样？', '我过的很好，谢谢！', '再见。']

texts 是一个包含三条中文文本的列表。

使用结巴分词进行分词

tokenized_texts = [list(jieba.cut(text)) for text in texts]

操作：对每条文本进行分词，结果存储在 tokenized_texts 列表中。

结果：

tokenized_texts = [['你好', '，', '最近', '怎么样', '？'], ['我', '过', '的', '很好', '，', '谢谢', '！'], ['再见', '。']]

构建词汇表

word_index = {}
index_word = {}
for i, word in enumerate(set(word for text in tokenized_texts for word in text)):word_index[word] = iindex_word[i] = word

操作：将所有分词结果中的单词去重，建立 word_index 和 index_word 两个字典，分别存储单词到索引和索引到单词的映射。

结果：

word_index = {'最近': 0, '谢谢': 1, '？': 2, '的': 3, '，': 4, '怎么样': 5, '很好': 6, '我': 7, '再见': 8, '你好': 9, '过': 10, '。': 11, '！': 12}
index_word = {0: '最近', 1: '谢谢', 2: '？', 3: '的', 4: '，', 5: '怎么样', 6: '很好', 7: '我', 8: '再见', 9: '你好', 10: '过', 11: '。', 12: '！'}

将文本转化为整数序列

sequences = [[word_index[word] for word in text] for text in tokenized_texts]

操作：将每条分词后的文本转化为对应的整数序列。

结果：

sequences = [[9, 4, 0, 5, 2], [7, 10, 3, 6, 4, 1, 12], [8, 11]]

获取词汇表大小
```
vocab_size = len(word_index)
```
操作：计算词汇表的大小。

结果：
```
vocab_size = 13
```

将整数序列转化为one-hot编码

one_hot_results = torch.zeros(len(texts), vocab_size)
for i, seq in enumerate(sequences):one_hot_results[i, seq] = 1

操作：初始化一个全零的二维张量 one_hot_results，然后根据每条文本的整数序列，将对应位置置为1，生成one-hot编码。

结果：

tensor([[0., 0., 1., 0., 1., 1., 0., 0., 0., 1., 0., 0., 0.],[0., 1., 0., 1., 1., 0., 1., 1., 0., 0., 1., 0., 1.],[0., 0., 0., 0., 0., 0., 0., 0., 1., 0., 0., 1., 0.]])

打印结果

print("词汇表: \n", word_index)
print("文本: \n", texts)
print("分词结果: \n", tokenized_texts)
print("文本序列: \n", sequences)
print("One-Hot编码: \n", one_hot_results)

操作：打印出词汇表、原文本、分词结果、文本序列和one-hot编码。

总结
这段代码的核心功能是将中文文本分词后，生成相应的整数序列，再转换为one-hot编码。每一步操作后数据的状态如下：

texts：包含原始文本的列表。
tokenized_texts：包含分词后的文本列表。
word_index 和 index_word：分别存储单词到索引和索引到单词的映射字典。
sequences：包含整数序列的列表。
one_hot_results：包含one-hot编码的二维张量。

2.直接使用词袋模型（CountVectorizer）实现独热编码

import torch
import torch.nn.functional as F
import jieba
from sklearn.feature_extraction.text import CountVectorizer
import re# 示例中文文本
texts = ['你好，最近怎么样？','我过的很好，谢谢！','再见。']# 使用结巴分词进行分词，并移除标点符号 
tokenized_texts = [' '.join(re.findall(r'\w+', ' '.join(jieba.cut(text)))) for text in texts] # 结果：['你好 最近 怎么样', '我 过 的 很好 谢谢', '再见']"""
注意此处代码和上述代码不一致的原因是：CountVectorizer 期望接收的输入是一个字符串列表，但我们提供了一个分词后的列表列表。
为了使用 CountVectorizer 并确保标点符号被移除，我们需要确保输入是字符串而不是分词后的列表。
"""# cv = CountVectorizer() # 创建词袋数据结构
cv = CountVectorizer(token_pattern=r"(?u)\b[\u4e00-\u9fa5a-zA-Z]+\b")  # 仅匹配中文字符和英文单词cv_fit = cv.fit_transform(tokenized_texts)  # CountVectorizer 用于将文本转换为词袋模型。fit_transform 方法同时完成拟合模型和将文本转化为特征向量的操作。# 将词频矩阵转换为 tensor
tensor_result = torch.from_numpy(cv_fit.toarray()).float()print("文本: \n",texts)
print("分词结果: \n",tokenized_texts)
print("列表形式的字典: \n",cv.get_feature_names_out())    #列表形式呈现文章生成的词典，和鲸线上需要使用get_feature_names()
print("字典: \n",cv.vocabulary_)       #字典形式呈现，key：词，value:词id
print("token计数矩阵：\n",cv_fit.toarray()) #.toarray() 将结果转化为稀疏矩阵 一行对应着一句话，一列对应一个词，列index对应词id
print("词频矩阵的 tensor 表示：\n", tensor_result)

文本: ['你好，最近怎么样？', '我过的很好，谢谢！', '再见。']
分词结果: ['你好 最近 怎么样', '我过 的 很 好 谢谢', '再见']
列表形式的字典: ['你好' '再见' '好' '很' '怎么样' '我过' '最近' '的' '谢谢']
字典: {'你好': 0, '最近': 6, '怎么样': 4, '我过': 5, '的': 7, '很': 3, '好': 2, '谢谢': 8, '再见': 1}
token计数矩阵：[[1 0 0 0 1 0 1 0 0][0 0 1 1 0 1 0 1 1][0 1 0 0 0 0 0 0 0]]
词频矩阵的 tensor 表示：tensor([[1., 0., 0., 0., 1., 0., 1., 0., 0.],[0., 0., 1., 1., 0., 1., 0., 1., 1.],[0., 1., 0., 0., 0., 0., 0., 0., 0.]])