一种基于n_gram短语的文本聚类方法研究

Learning to Cluster Search Results. The 27th Annual Inter -
为了考查算法的适应性，选取了包含军事、旅游、 教育、健康和体育五个类别的四个中文文本集，分别含 有 50 个、100 个、300 个、500 个文本，进行实验。 在实验 中， 为了更好地验证本方法的聚类结果质量和时间性 能，本文选取了基于划分方法中的 K-means 算法作为对 比方法，并对 K-means 算法在初始簇中心的选取和噪声 点的处理做了一定的改进[6]。 实验结果如表 1、2：
VSM 采用简洁的特征向量来表示文档 ，这样做有 两个好处： 一方面这种在词的层次上的特征提取方式 使得模型得以大大简化， 对大量文本的集合有较快的 处理速度，能够保证许多应用中的时间复杂性要求；另 一方面不依赖于某个特定领域。 但是 VSM 却丢失了词 之间的邻近以及顺序关系等重要信息， 失去原有文档 的语义，自然就降低了聚类结果的准确率[1]。 由于词集 的这种缺点，为了能得到更好的聚类结果，一个较好的 方法是使用短语的文档表示模型。 1．2 传统聚类算法
不需要设定簇数目和初始簇中心参数，可减少人为参与 因素的影响， 根据文档集自身信息形成最相似的各个 簇 。 虽 然 在 准 确 率 方 面 n-gram 短 语 方 法 要 优 于 Kmeans 算法，但是在空间复杂度方面，它要比 k-means 算 法需要更多的存储空间。 在 n-gram 短语的提取过程中， 短语中含有重复的词语，当 n=2 时，是 K-means 的 2 倍； 当 n=3 时，是 K-means 的 3 倍，即与 n 成线性关系。
研究与开发
键 词 集 的 向 量 空 间 模 型 （VSM），此 模 型 是 一 种 统 计 的 文本表示模型, 它没有考虑文档上下文之间的语义关 系，分类精度不高。
对于平面划分法来说其特点是聚类速度较快，比 较适合对 Web 文档集聚类，也适合联机聚类。 但也 有 缺点，例如 K-means 算法要事先确定 k 的取值，且初始 簇中心选取的好坏对聚类结果有较大的影响， 只有当 选取的簇是关于使用的相似度近似于球形时， 它的效 果才是最优的。 但实际情况中，文档很可能不是落在球 形簇内。
（2） 短 语 能 够 简 明 准 确 地 描 述 各 个 类 ， 从 而 提 高 聚 类的可读性。
一个短语可能是任意的长度， 但该序列不应穿过 短语边界。 短语边界是指文本解析器识别特殊语法记 号时插入到短语间的， 这些记号可以是标点符号标记 （例如句号、逗号等）或者如 HTML 标签，文本的开头和 结尾也被认为是短语边界[3]。 不允许短语穿过短语边界 的原因是短语边界表示论题的转移。
综合比较 n-gram 短语方法和 K-means 算法可得 表 3 结果。
表 3 n-gram 短语方法与 K-means 算法综合性能对比
4 结语
本文提出了基于 n-gram 短语的文本聚类方法，该 方法是先利用 n-gram 短语构建短语文档相关模型，并 将其转换成相关文档模型， 最后在相关文档模型基础 上进行文档聚类的一种方法。 通过实验，结果证明此方 法是一种能获得较好聚类结果的有效方法。
趤趭 现代计算机 2011.07
研究与开发
新的最相关文档集，并移去 djl 最相关文档集，最后就得 到文档聚类结果。 例如：
{文档 1 文档 2} {文档 3 文档 4 文档 5}
3 实验与分析 3．1 实 验
本 文 使用 Sogou 实验室的文本分类语料库中的文 本语料[5]。 Sogou 实验室的文本分类语料来源于 Sohu 新 闻网站保存的大量经过手工编辑整理与分类的新闻语 料和对应的分类信息。 其分类体系包括几十个分类节 点，网页规模约为十万篇文档，为各种从事中文文本分 类工作的研究者提供一个标准的较大规模的测试平台。
本 文 所 用 的 n-gram 短 语[4]，是 指 当 前 词 语 与 后 继 n-1 个词语所组成的短语。 例如“公安部公布奥运期间 外地进京货车绕行方案”，经过中文分词，得到结果“公 安部 公布 奥运 期间 外地 进 京 货车 绕行 方案”，当 n=2 时， 可得到如下 2-gram 短语：“公安部 公布”、“公
参考文献
[1]马晖男, 吴江宁, 潘东华. 一种修正的向量空 间 模 型在 信 息
检索中的应用. 哈尔滨工业大学学报，2008, 40（4）:666~669
[2]Oren Zamir， Oren Etzioni. Web Document Clustering: A
Feasibility Demonstration. In Proc. ACM Sigir'98, 1998:46~54
对词频归一化的词频，其计算方法主要运用 TF*IDF 公
式：
W（t，d）=
tf（t，d）×log2（N ／ ni+0.01）
（1）
姨Σ［tf（t，d）×log2（N ／ ni+0.01）］2 i∈d
VSM 模型：
d1 w11 … w1m d2 w21 … w2m
… … … …
dn wn1 … wnm
文档 1|文档 1 文档 2 文档 3
文档 2|文档 1 文档 2
文档 3|文档 1 文档 3 文档 4 文档 5
文档 4|文档 3 文档 4 文档 5
文档 5|文档 3 文档 4 文档 5
（3）利用公式：
∩sim（di，djk ）=1 （|di∩djk|/djk>α，α＝0.5）
（2）
sim（di，djk ）=0 （其他）
表 1 准确率
表 2 时间复杂度（单位：毫秒）
3．2 实验分析 与 传 统 聚 类 算 法 K-means 相 比 较 进 行 说 明 。 K-
means 算法是以 VSM 进行聚类， 每个文档需要与 k 个 簇中心进行比较，达到性能函数 E 稳定的 t 次运算，时 间复杂度 O（n）=nkt。 n-gram 短语方法是以相关文档模 型进行聚类， 每个文档需要与相关文档集中的 h 个相 关文档进行比较， 在达到最佳聚类结果要进行 t 次整 合运算，时间复杂度 O（n）=nht。此算法还有一个优点是
布 奥运”、“奥运 期间”、“期间 外地”、“外地 进”、“进
京”、“京 货车”、“货车 绕行”、“绕行 方案”。
2．2 算法步骤
（1）文 档 分 词 后 去 掉 语 义 小 的 停 用 词 ， 在 句 子 范 围
内提取 n-gram 短语（例如 n=2），由于只包含一个文档的
短语（称为文档独有短语）和包含三分之一以上总文档
文档 3：{文档 3 文档 4 文档 5}
文档 4：{文档 3 文档 4 文档 5}
文档 5：{文档 3 文档 4 文档 5}
（4）利用公式：
∩sim（di，djl ）=1 （|di∩djl|/djl>α 或|di∩djl|/di>α，α＝0.5） （3） sim（di，djl ）=0 （其他）
当 sim（di，djl ）=1 时 ，把 di 和 djl 最 相 关 文 档 集 合 成
北京 奥运|文档 1 文档 2
全国 关注|文档 1 文档 3
汶川 地震|文档 3 文档 4
震中 汶川|文档 3 文档 4 文档 5
（2）把 n-gram 短语文档相关模型转换成相关文档
模型 doc-relation_docs=｛di|dj1 ，dj2 ，… ，djk ｝，其 中 djk 是 与 di 相关的文档， 这一步是利用短语取得的短语与多个 文档关系转变成含相同信息的相关文档关系。 例如：
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一种基于 n-gram 短语的文本聚类方法研究
孙桂煌 1，2
（1. 福州海峡职业技术学院， 福州 350014； 2. 福建工程学院国脉信息院， 福州 350014）
摘 要： 由于 文 本自 身 特 点使 得 传 统的 文 档 表示 模 型 VSM 不能 很 好 地反 映 文 本 信 息 ，也 让 传 统 数 据挖掘聚类算法得不到很好的性能表现。 针对传统文本聚类方法中文本表示模型 VSM 和 聚类算法的 不 足 ，提出 一 种 基于 n-gram 短 语 的文 本 聚 类方 法 ，该 方法 利 用 n-gram 短语 构 建短语文档相关模型，将其转换成相关文档模型，在相关文档模型基础上进行文档聚类。实 验结果显示，此方法是一种能获得较好聚类结果的有效方法。
1 传统聚类算法
1．1 向量空间模型 VSM 在 VSM 中，文档空间被看作是由一组正交特征向
量所形成的向量空间， 每个文档 d 被看作向量空间中 的一个向量:
V（d）=｛（t1，w1） ，（t2，w2） ，… ，（tn，wn） ｝ 或 V（d）=｛w1，w2，…，wn｝
其中 ti 为特征项，wi 为 ti 在文档 d 中的权值。 wi 一 般 定 义 为 在 ti 文 档 d 中 出 现 频 率 tfji 的 函 数 ， 即 wi= ψ（tfji）。 词频分为绝对词频和相对词频，绝对词频是使 用词在文本中出现的频率表示文本， 相对词频是将绝
2．1 n-gram 短语
从自然语言处理的角度来看， 语言单位的层次越 高，那么它蕴涵的含义也就越丰富，所需要的语言模型 也就越复杂。 比词更高一级的语言单位是短语，也称为 词组，是指一个具有一个或者更多词的有序序列[2]。 以 短语作为文档的特征能够给文档聚类带来两个重要的 好处：
（1） 短 语 能 够 体 现 文 档 中 更 多 的 信 息 ， 从 而 提 高 聚 类的合理性；
对于层次凝聚法， 其特点是能够生成层次化的嵌 套簇，准确度较高。 但是在每次合并时，需要全局地比 较簇间的相似度，并选择出最佳的两个簇，因此聚类速 度较慢， 不适合大量文档的集合， 并且不能产生相交 簇。 这样对于聚类速度有较高要求且待聚类数据量较 大等应用领域则不适宜采用这种方法。