使用TextRank算法为文本生成关键字和摘要

时间:2022-10-28 17:02:09
TextRank算法基于PageRank,用于为文本生成关键字和摘要。其论文是: 
Mihalcea R, Tarau P. TextRank: Bringing order into texts[C]. Association for Computational Linguistics, 2004.

先从PageRank讲起。 

PageRank


PageRank最开始用来计算网页的重要性。整个www可以看作一张有向图图,节点是网页。如果网页A存在到网页B的链接,那么有一条从网页A指向网页B的有向边。

构造完图后,使用下面的公式:
使用TextRank算法为文本生成关键字和摘要

S(Vi)是网页i的中重要性(PR值)。d是阻尼系数,一般设置为0.85。In(Vi)是存在指向网页i的链接的网页集合。Out(Vj)是网页j中的链接存在的链接指向的网页的集合。|Out(Vj)|是集合中元素的个数。

PageRank需要使用上面的公式多次迭代才能得到结果。初始时,可以设置每个网页的重要性为1。上面公式等号左边计算的结果是迭代后网页i的PR值,等号右边用到的PR值全是迭代前的。

举个例子:

使用TextRank算法为文本生成关键字和摘要
上图表示了三张网页之间的链接关系,直觉上网页A最重要。可以得到下面的表:

   结束\起始
A
B
C
A
0
1
1
B
0
0
0
C
0
0
0

横栏代表其实的节点,纵栏代表结束的节点。若两个节点间有链接关系,对应的值为1。 

根据公式,需要将每一竖栏归一化(每个元素/元素之和),归一化的结果是: 

   结束\起始
A
B
C
A
0
1
1
B
0
0
0
C
0
0
0

上面的结果构成矩阵M。我们用matlab迭代100次看看最后每个网页的重要性:
?
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
M
= [0 1 1
     0 0 0
     0 0 0];
 
PR
= [1; 1 ; 1];
 
for
iter = 1:100
     PR = 0.15 + 0.85*M*PR;
     disp(iter);
     disp(PR);
end
运行结果(省略部分): 

?
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
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20
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26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
......
 
     95
 
     0.4050
     0.1500
     0.1500
 
     96
 
     0.4050
     0.1500
     0.1500
 
     97
 
     0.4050
     0.1500
     0.1500
 
     98
 
     0.4050
     0.1500
     0.1500
 
     99
 
     0.4050
     0.1500
     0.1500
 
    100
 
     0.4050
     0.1500
     0.1500
最终A的PR值为0.4050,B和C的PR值为0.1500。 

如果把上面的有向边看作无向的(其实就是双向的),那么: 
?
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
M
= [0 1 1
     0.5 0 0
     0.5 0 0];
 
PR
= [1; 1 ; 1];
 
for
iter = 1:100
     PR = 0.15 + 0.85*M*PR;
     disp(iter);
     disp(PR);
end
运行结果(省略部分): 

?
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
.....
 
     98
 
     1.4595
     0.7703
     0.7703
 
     99
 
     1.4595
     0.7703
     0.7703
 
    100
 
     1.4595
     0.7703
     0.7703
依然能判断出A、B、C的重要性。 


使用TextRank提取关键字


将原文本拆分为句子,在每个句子中过滤掉停用词(可选),并只保留指定词性的单词(可选)。由此可以得到句子的集合和单词的集合。

每个单词作为pagerank中的一个节点。设定窗口大小为k,假设一个句子依次由下面的单词组成:

w1, w2, w3, w4, w5, ..., wn

w1, w2, ..., wkw2, w3, ...,wk+1w3, w4, ...,wk+2等都是一个窗口。在一个窗口中的任两个单词对应的节点之间存在一个无向无权的边。

基于上面构成图,可以计算出每个单词节点的重要性。最重要的若干单词可以作为关键词。


使用TextRank提取关键短语


参照“使用TextRank提取关键词”提取出若干关键词。若原文本中存在若干个关键词相邻的情况,那么这些关键词可以构成一个关键短语。

例如,在一篇介绍“支持向量机”的文章中,可以找到三个关键词支持、向量、机,通过关键短语提取,可以得到支持向量机

使用TextRank提取摘要


将每个句子看成图中的一个节点,若两个句子之间有相似性,认为对应的两个节点之间有一个无向有权边,权值是相似度。

通过pagerank算法计算得到的重要性最高的若干句子可以当作摘要。

论文中使用下面的公式计算两个句子Si和Sj的相似度:

使用TextRank算法为文本生成关键字和摘要

分子是在两个句子中都出现的单词的数量。|Si|是句子i的单词数。

由于是有权图,PageRank公式略做修改:

使用TextRank算法为文本生成关键字和摘要


实现TextRank


因为要用测试多种情况,所以自己实现了一个基于Python 2.7的TextRank针对中文文本的库TextRank4ZH。位于:

https://github.com/someus/TextRank4ZH

下面是一个例子:

?
1
2
3
4
5
6
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20
21
22
23
24
25
26
#-*-
encoding:utf-8 -*-
 
import
codecs
from
textrank4zh
import
TextRank4Keyword, TextRank4Sentence
 
text
=
codecs.
open ( './text/01.txt' , 'r' , 'utf-8' ).read()
tr4w
=
TextRank4Keyword(stop_words_file
= './stopword.data' # 导入停止词
 
#使用词性过滤,文本小写,窗口为2
tr4w.train(text = text, speech_tag_filter = True , lower = True , window = 2
 
print
'关键词:'
#
20个关键词且每个的长度最小为1
print
'/'
.join(tr4w.get_keywords( 20 , word_min_len = 1 )) 
 
print
'关键短语:'
#
20个关键词去构造短语,短语在原文本中出现次数最少为2
print
'/'
.join(tr4w.get_keyphrases(keywords_num = 20 , min_occur_num =
2
)) 
     
tr4s
=
TextRank4Sentence(stop_words_file
= './stopword.data' )
 
#
使用词性过滤,文本小写,使用words_all_filters生成句子之间的相似性
tr4s.train(text = text, speech_tag_filter = True , lower = True , source =
'all_filters'
)
 
print
'摘要:'
print
'\n'
.join(tr4s.get_key_sentences(num = 3 )) # 重要性最高的三个句子



运行结果如下: 
?
1
2
3
4
5
6
7
8
关键词:
媒体/高圆圆/微/宾客/赵又廷/答谢/谢娜/现身/记者/新人/北京/博/展示/捧场/礼物/张杰/当晚/戴/酒店/外套
关键短语:
微博
摘要:
中新网北京12月1日电(记者
张曦) 30日晚,高圆圆和赵又廷在京举行答谢宴,诸多明星现身捧场,其中包括张杰(微博)、谢娜(微博)夫妇、何炅(微博)、蔡康永(微博)、徐克、张凯丽、黄轩(微博)等
高圆圆身穿粉色外套,看到大批记者在场露出娇羞神色,赵又廷则戴着鸭舌帽,十分淡定,两人快步走进电梯,未接受媒体采访
记者了解到,出席高圆圆、赵又廷答谢宴的宾客近百人,其中不少都是女方的高中同学



另外,  jieba分词提供的基于TextRank的关键词提取工具。  snownlp也实现了关键词提取和摘要生成。