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【NLP】Python NLTK结合Stanford NLP工具包进行分词、词性标注、句法分析

作者：Gausst松鼠会 | 2024-04-03 12:26:29

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1 NLTK和StandfordNLP简介

NLTK：由宾夕法尼亚大学计算机和信息科学使用python语言实现的一种自然语言工具包，其收集的大量公开数据集、模型上提供了全面、易用的接口，涵盖了分词、词性标注(Part-Of-Speech tag, POS-tag)、命名实体识别(Named Entity Recognition, NER)、句法分析(Syntactic Parse)等各项 NLP 领域的功能。

Stanford NLP：由斯坦福大学的 NLP 小组开源的 Java 实现的 NLP 工具包，同样对 NLP 领域的各个问题提供了解决办法。斯坦福大学的 NLP 小组是世界知名的研究小组，能将 NLTK 和 Stanford NLP 这两个工具包结合起来使用，那对于自然语言开发者是再好不过的！在 2004 年 Steve Bird 在 NLTK 中加上了对 Stanford NLP 工具包的支持，通过调用外部的 jar 文件来使用 Stanford NLP 工具包的功能。本分析显得非常方便好用。

本文在主要介绍NLTK 中提供 Stanford NLP 中的以下几个功能:

中英文分词: StanfordTokenizer
中英文词性标注: StanfordPOSTagger
中英文命名实体识别: StanfordNERTagger
中英文句法分析: StanfordParser
中英文依存句法分析: StanfordDependencyParser, StanfordNeuralDependencyParser

2 安装配置过程中注意事项

本文以Python 3.5.2和java version "1.8.0_111"版本进行配置，具体安装需要注意以下几点：

Stanford NLP 工具包需要 Java 8 及之后的版本，如果出错请检查 Java 版本
本文的配置都是以 Stanford NLP 3.6.0 为例，如果使用的是其他版本，请注意替换相应的文件名
本文的配置过程以 NLTK 3.2 为例，如果使用 NLTK 3.1，需要注意该旧版本中 StanfordSegmenter 未实现，其余大致相同
下面的配置过程是具体细节可以参照：http://nlp.stanford.edu/software/

3 StandfordNLP必要工具包下载

必要包下载：只需要下载以下3个文件就够了，stanfordNLTK文件里面就是StanfordNLP工具包在NLTK中所依赖的jar包和相关文件

stanfordNLTK ：自己将所有需要的包和相关文件已经打包在一起了，下面有具体讲解
Jar1.8 ：如果你本机是Java 8以上版本，可以不用下载了
NLTK ：这个工具包提供Standford NLP接口

以上文件下载后，Jar如果是1.8的版本可以不用下载，另外两个压缩包下载到本地，解压后拷贝文件夹到你的python安装主路径下，然后cmd进入NLTK下通过python setup.py install即可。后面操作讲路径简单修改即可。（如果不能正常分词等操作，查看python是否是3.2以上版本，java是否是8以后版本，jar环境变量是否配置正确）

StanfordNLTK目录结构如下：（从各个压缩文件已经提取好了，如果读者感兴趣，下面有各个功能的源码文件）

分词依赖：stanford-segmenter.jar、 slf4j-api.jar、data文件夹相关子文件
命名实体识别依赖：classifiers、stanford-ner.jar
词性标注依赖：models、stanford-postagger.jar
句法分析依赖：stanford-parser.jar、stanford-parser-3.6.0-models.jar、classifiers
依存语法分析依赖：stanford-parser.jar、stanford-parser-3.6.0-models.jar、classifiers

压缩包下载和源码分析：

分词压缩包：StanfordSegmenter和StanfordTokenizer:下载stanford-segmenter-2015-12-09.zip (version 3.6.0) 解压获取目录中的 stanford-segmenter-3.6.0.jar 拷贝为 stanford-segmenter.jar和 slf4j-api.jar
词性标注压缩包：下载stanford-postagger-full-2015-12-09.zip (version 3.6.0) 解压获取stanford-postagger.jar
命名实体识别压缩包：下载stanford-ner-2015-12-09.zip (version 3.6.0) ，将解压获取stanford-ner.jar和classifiers文件
句法分析、句法依存分析：下载stanford-parser-full-2015-12-09.zip (version 3.6.0) 解压获取stanford-parser.jar 和 stanford-parser-3.6.0-models.jar

4 StandfordNLP相关核心操作

4.1 分词

StanfordSegmenter 中文分词：下载52nlp改过的NLTK包nltk-develop ，解压后将其拷贝到你的python目录下，进去E:\Python\nltk-develop采用python 编辑器打开setup.py文件，F5运行，输入以下代码：

>>> from nltk.tokenize.stanford_segmenter import StanfordSegmenter

>>> segmenter = StanfordSegmenter(

path_to_jar=r"E:\tools\stanfordNLTK\jar\stanford-segmenter.jar",

path_to_slf4j=r"E:\tools\stanfordNLTK\jar\slf4j-api.jar",

path_to_sihan_corpora_dict=r"E:\tools\stanfordNLTK\jar\data",

path_to_model=r"E:\tools\stanfordNLTK\jar\data\pku.gz",

path_to_dict=r"E:\tools\stanfordNLTK\jar\data\dict-chris6.ser.gz"

)

>>> str="我在博客园开了一个博客，我的博客名叫伏草惟存，写了一些自然语言处理的文章。"

>>> result = segmenter.segment(str)

>>> result

执行结果：

程序解读：StanfordSegmenter 的初始化参数说明:

path_to_jar: 用来定位jar包，本程序分词依赖stanford-segmenter.jar（注: 其他所有 Stanford NLP 接口都有 path_to_jar 这个参数。）
path_to_slf4j: 用来定位slf4j-api.jar作用于分词
path_to_sihan_corpora_dict: 设定为 stanford-segmenter-2015-12-09.zip 解压后目录中的 data 目录， data 目录下有两个可用模型 pkg.gz 和 ctb.gz 需要注意的是，使用 StanfordSegmenter 进行中文分词后，其返回结果并不是 list ，而是一个字符串，各个汉语词汇在其中被空格分隔开。

StanfordTokenizer 英文分词 ：相关参考资料

Python 3.5.2 (v3.5.2:4def2a2901a5, Jun 25 2016, 22:01:18) [MSC v.1900 32 bit (Intel)] on win32

Type "copyright", "credits" or "license()" for more information.

>>> from nltk.tokenize import StanfordTokenizer

>>> tokenizer = StanfordTokenizer(path_to_jar=r"E:\tools\stanfordNLTK\jar\stanford-parser.jar")

>>> sent = "Good muffins cost $3.88\nin New York. Please buy me\ntwo of them.\nThanks."

>>> print(tokenizer.tokenize(sent))

['Good', 'muffins', 'cost', '$', '3.88', 'in', 'New', 'York', '.', 'Please', 'buy', 'me', 'two', 'of', 'them', '.', 'Thanks', '.']

>>>

执行结果：

4.2 命名实体识别

StanfordNERTagger 英文命名实体识别

>>> from nltk.tag import StanfordNERTagger

>>> eng_tagger = StanfordNERTagger(model_filename=r'E:\tools\stanfordNLTK\jar\classifiers\english.all.3class.distsim.crf.ser.gz',path_to_jar=r'E:\tools\stanfordNLTK\jar\stanford-ner.jar')

>>> print(eng_tagger.tag('Rami Eid is studying at Stony Brook University in NY'.split()))

[('Rami', 'PERSON'), ('Eid', 'PERSON'), ('is', 'O'), ('studying', 'O'), ('at', 'O'), ('Stony', 'ORGANIZATION'), ('Brook', 'ORGANIZATION'), ('University', 'ORGANIZATION'), ('in', 'O'), ('NY', 'O')]

运行结果：

StanfordNERTagger 中文命名实体识别

>>> result

'四川省成都信息工程大学我在博客园开了一个博客，我的博客名叫伏草惟存，写了一些自然语言处理的文章。\r\n'

>>> from nltk.tag import StanfordNERTagger

>>> chi_tagger = StanfordNERTagger(model_filename=r'E:\tools\stanfordNLTK\jar\classifiers\chinese.misc.distsim.crf.ser.gz',path_to_jar=r'E:\tools\stanfordNLTK\jar\stanford-ner.jar')

>>> for word, tag in chi_tagger.tag(result.split()):

print(word,tag)

运行结果：

4.3 词性标注

StanfordPOSTagger 英文词性标注

>>> from nltk.tag import StanfordPOSTagger

>>> eng_tagger = StanfordPOSTagger(model_filename=r'E:\tools\stanfordNLTK\jar\models\english-bidirectional-distsim.tagger',path_to_jar=r'E:\tools\stanfordNLTK\jar\stanford-postagger.jar')

>>> print(eng_tagger.tag('What is the airspeed of an unladen swallow ?'.split()))

运行结果：

StanfordPOSTagger 中文词性标注

>>> from nltk.tag import StanfordPOSTagger

>>> chi_tagger = StanfordPOSTagger(model_filename=r'E:\tools\stanfordNLTK\jar\models\chinese-distsim.tagger',path_to_jar=r'E:\tools\stanfordNLTK\jar\stanford-postagger.jar')

>>> result

'四川省成都信息工程大学我在博客园开了一个博客，我的博客名叫伏草惟存，写了一些自然语言处理的文章。\r\n'

>>> print(chi_tagger.tag(result.split()))

运行结果：

4.4 句法分析：参考文献资料

StanfordParser英文语法分析

>>> from nltk.parse.stanford import StanfordParser

>>> eng_parser = StanfordParser(r"E:\tools\stanfordNLTK\jar\stanford-parser.jar",r"E:\tools\stanfordNLTK\jar\stanford-parser-3.6.0-models.jar",r"E:\tools\stanfordNLTK\jar\classifiers\englishPCFG.ser.gz")

>>> print(list(eng_parser.parse("the quick brown fox jumps over the lazy dog".split())))

运行结果：

StanfordParser 中文句法分析

>>> from nltk.parse.stanford import StanfordParser

>>> chi_parser = StanfordParser(r"E:\tools\stanfordNLTK\jar\stanford-parser.jar",r"E:\tools\stanfordNLTK\jar\stanford-parser-3.6.0-models.jar",r"E:\tools\stanfordNLTK\jar\classifiers\chinesePCFG.ser.gz")

>>> sent = u'北海已成为中国对外开放中升起的一颗明星'

>>> print(list(chi_parser.parse(sent.split())))

运行结果：

4.5 依存句法分析

StanfordDependencyParser 英文依存句法分析

>>> from nltk.parse.stanford import StanfordDependencyParser

>>> eng_parser = StanfordDependencyParser(r"E:\tools\stanfordNLTK\jar\stanford-parser.jar",r"E:\tools\stanfordNLTK\jar\stanford-parser-3.6.0-models.jar",r"E:\tools\stanfordNLTK\jar\classifiers\englishPCFG.ser.gz")

>>> res = list(eng_parser.parse("the quick brown fox jumps over the lazy dog".split()))

>>> for row in res[0].triples():

print(row)

运行结果：

StanfordDependencyParser 中文依存句法分析

>>> from nltk.parse.stanford import StanfordDependencyParser

>>> chi_parser = StanfordDependencyParser(r"E:\tools\stanfordNLTK\jar\stanford-parser.jar",r"E:\tools\stanfordNLTK\jar\stanford-parser-3.6.0-models.jar",r"E:\tools\stanfordNLTK\jar\classifiers\chinesePCFG.ser.gz")

>>> res = list(chi_parser.parse(u'四川已成为中国西部对外开放中升起的一颗明星'.split()))

>>> for row in res[0].triples():

print(row)

运行结果：

5 句法分析缩写语含义

ROOT：要处理文本的语句
IP：简单从句
NP：名词短语
VP：动词短语
PU：断句符，通常是句号、问号、感叹号等标点符号
LCP：方位词短语
PP：介词短语
CP：由‘的’构成的表示修饰性关系的短语
DNP：由‘的’构成的表示所属关系的短语
ADVP：副词短语
ADJP：形容词短语
DP：限定词短语
QP：量词短语
NN：常用名词
NR：固有名词
NT：时间名词
PN：代词
VV：动词
VC：是
CC：表示连词
VE：有
VA：表语形容词
AS：内容标记（如：了）
VRD：动补复合词
CD: 表示基数词
DT: determiner 表示限定词
EX: existential there 存在句
FW: foreign word 外来词
IN: preposition or conjunction, subordinating 介词或从属连词
JJ: adjective or numeral, ordinal 形容词或序数词
JJR: adjective, comparative 形容词比较级
JJS: adjective, superlative 形容词最高级
LS: list item marker 列表标识
MD: modal auxiliary 情态助动词
PDT: pre-determiner 前位限定词
POS: genitive marker 所有格标记
PRP: pronoun, personal 人称代词
RB: adverb 副词
RBR: adverb, comparative 副词比较级
RBS: adverb, superlative 副词最高级
RP: particle 小品词
SYM: symbol 符号
TO:”to” as preposition or infinitive marker 作为介词或不定式标记
WDT: WH-determiner WH限定词
WP: WH-pronoun WH代词
WP$: WH-pronoun, possessive WH所有格代词
WRB:Wh-adverb WH副词

关系表示
abbrev: abbreviation modifier，缩写
acomp: adjectival complement，形容词的补充；
advcl : adverbial clause modifier，状语从句修饰词
advmod: adverbial modifier状语
agent: agent，代理，一般有by的时候会出现这个
amod: adjectival modifier形容词
appos: appositional modifier,同位词
attr: attributive，属性
aux: auxiliary，非主要动词和助词，如BE,HAVE SHOULD/COULD等到
auxpass: passive auxiliary 被动词
cc: coordination，并列关系，一般取第一个词
ccomp: clausal complement从句补充
complm: complementizer，引导从句的词好重聚中的主要动词
conj : conjunct，连接两个并列的词。
cop: copula。系动词（如be,seem,appear等），（命题主词与谓词间的）连系
csubj : clausal subject，从主关系
csubjpass: clausal passive subject 主从被动关系
dep: dependent依赖关系
det: determiner决定词，如冠词等
dobj : direct object直接宾语
expl: expletive，主要是抓取there
infmod: infinitival modifier，动词不定式
iobj : indirect object，非直接宾语，也就是所以的间接宾语；
mark: marker，主要出现在有“that” or “whether”“because”, “when”,
mwe: multi-word expression，多个词的表示
neg: negation modifier否定词
nn: noun compound modifier名词组合形式
npadvmod: noun phrase as adverbial modifier名词作状语
nsubj : nominal subject，名词主语
nsubjpass: passive nominal subject，被动的名词主语
num: numeric modifier，数值修饰
number: element of compound number，组合数字
parataxis: parataxis: parataxis，并列关系
partmod: participial modifier动词形式的修饰
pcomp: prepositional complement，介词补充
pobj : object of a preposition，介词的宾语
poss: possession modifier，所有形式，所有格，所属
possessive: possessive modifier，这个表示所有者和那个’S的关系
preconj : preconjunct，常常是出现在 “either”, “both”, “neither”的情况下
predet: predeterminer，前缀决定，常常是表示所有
prep: prepositional modifier
prepc: prepositional clausal modifier
prt: phrasal verb particle，动词短语
punct: punctuation，这个很少见，但是保留下来了，结果当中不会出现这个
purpcl : purpose clause modifier，目的从句
quantmod: quantifier phrase modifier，数量短语
rcmod: relative clause modifier相关关系
ref : referent，指示物，指代
rel : relative
root: root，最重要的词，从它开始，根节点
tmod: temporal modifier
xcomp: open clausal complement
xsubj : controlling subject 掌控者

6 参考文献和知识扩展

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