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完整源码、数据集获取可联系博主
一、引言
随着社交媒体的普及和互联网技术的飞速发展,人们越来越倾向于在社交媒体平台上表达自己的观点和情感。这些海量的用户生成内容(User-Generated Content, UGC)为企业决策、舆情分析、品牌管理等提供了丰富的数据资源。因此,如何有效地分析社交媒体用户的情感倾向,成为了一个重要的研究课题。近年来,深度学习技术,特别是循环神经网络(Recurrent Neural Networks, RNN)及其变体长短时记忆网络(Long Short-Term Memory, LSTM),在自然语言处理领域取得了显著的进展。本文旨在综述基于LSTM的社交媒体用户情感倾向分析及检测系统的设计与实现。
二、LSTM概述
LSTM是一种特殊的RNN,它通过引入记忆细胞、输入门、输出门和遗忘门的概念,解决了传统RNN在处理长序列数据时存在的梯度消失和梯度爆炸问题。LSTM能够学习并记忆序列数据中的长期依赖关系,因此在处理文本、语音等序列数据方面表现出色。在情感分析任务中,LSTM能够有效地捕捉文本中的上下文信息,提高情感分析的准确性。
三、基于LSTM的社交媒体用户情感倾向分析
社交媒体用户情感倾向分析主要涉及文本情感分类、观点提取、情绪识别等任务。基于LSTM的情感分析方法主要包括以下几个步骤:
数据预处理:对社交媒体文本进行清洗、分词、去除停用词等预处理操作,以提高数据质量。
特征提取:利用LSTM模型对预处理后的文本进行特征提取。LSTM能够自动学习文本中的语义特征和情感特征,为后续的情感分类提供有力的支持。
情感分类:将提取到的特征输入到分类器中进行情感分类。可以采用多种分类算法,如softmax回归、支持向量机等。在训练过程中,需要使用已标注的情感倾向数据集进行模型训练。
结果评估:通过准确率、召回率、F1值等指标对模型进行评估,以检验模型的性能。
四、检测系统设计与实现
基于LSTM的社交媒体用户情感倾向检测系统主要包括以下几个部分:
数据采集:通过API接口或爬虫技术从社交媒体平台上获取用户生成的文本数据。
实时处理:对采集到的文本数据进行实时处理,包括文本预处理、特征提取和情感分类等步骤。为了提高系统的实时性,可以采用并行计算和分布式计算等技术。
结果展示:将情感分类的结果以可视化的形式展示给用户,如柱状图、饼图等。同时,系统还可以提供交互功能,允许用户根据需要对结果进行筛选和查询。
反馈机制:建立用户反馈机制,收集用户对系统性能的评价和建议,以便对系统进行优化和改进。
五、结论与展望
本文综述了基于LSTM的社交媒体用户情感倾向分析及检测系统的设计与实现。该系统能够有效地分析社交媒体用户的情感倾向,为企业决策、舆情分析、品牌管理等提供有力的支持。未来,可以进一步探索LSTM与其他深度学习技术的结合,如注意力机制、Transformer等,以提高系统的性能和泛化能力。同时,也可以关注跨领域和跨模态的情感分析问题,如文本与图像、音频等多模态数据的情感分析。
数据集介绍:
包括neutral.csv(中性)、pos.csv(积极)、neg.csv(消极)三部分,总计共十万多条评论信息。
核心源码:
模型训练部分:
import pandas as pd import numpy as np import jieba import multiprocessing import keras.utils from gensim.models.word2vec import Word2Vec from gensim.corpora.dictionary import Dictionary from keras.preprocessing import sequence from sklearn.model_selection import train_test_split from keras.models import Sequential from keras.layers import Embedding from keras.layers import LSTM from keras.layers import Dense, Dropout,Activation # from keras.models import model_from_yaml np.random.seed(1337) # For Reproducibility import sys # 设置程序最大的递归深度 sys.setrecursionlimit(1000000) import yaml # set parameters: cpu_count = multiprocessing.cpu_count() # 4 vocab_dim = 100 n_iterations = 1 # ideally more.. # 词频超过10的词语纳入考量 n_exposures = 10 # 所有频数超过10的词语 # 在Word2Vec中,窗口大小决定了中心词与上下文词之间的最大距离。这里设置为7,意味着在训练时会考虑中心词前后各7个词作为上下文。 window_size = 7 # 训练周期数。这里设置为4,意味着整个数据集将被遍历4次来训练模型。 n_epoch = 4 input_length = 100 maxlen = 100 # 批处理大小。这里设置为32,意味着在每次迭代中,模型将使用32个样本(通常是32个文本序列)来进行一次权重更新。 batch_size = 32 def loadfile(): neg=pd.read_csv('./data/neg.csv',header=None,index_col=None) pos=pd.read_csv('./data/pos.csv',header=None,index_col=None) neu=pd.read_csv('./data/neutral.csv', header=None, index_col=None) combined = np.concatenate((pos[0], neu[0], neg[0])) y = np.concatenate((np.ones(len(pos), dtype=int), np.zeros(len(neu), dtype=int), -1*np.ones(len(neg),dtype=int))) return combined,y #对句子经行分词,并去掉换行符 def tokenizer(text): ''' Simple Parser converting each document to lower-case, then removing the breaks for new lines and finally splitting on the whitespace ''' text = [jieba.lcut(document.replace('\n', '')) for document in text] return text def create_dictionaries(model=None, combined=None): ''' Function does are number of Jobs: 1- Creates a word to index mapping 2- Creates a word to vector mapping 3- Transforms the Training and Testing Dictionaries ''' if (combined is not None) and (model is not None): gensim_dict = Dictionary() words = list(model.wv.key_to_index.keys()) gensim_dict.doc2bow(words, allow_update=True) # freqxiao10->0 所以k+1 w2indx = {word: index + 1 for index, word in enumerate(words)} # w2indx = {v: k+1 for k, v in gensim_dict.items()}#所有频数超过10的词语的索引,(k->v)=>(v->k) # f = open("./lstm/word2index.txt",'w',encoding='utf8') # for key in w2indx: # f.write(str(key)) # f.write(' ') # f.write(str(w2indx[key])) # f.write('\n') with open("./lstm/word2index.txt", 'w', encoding='utf8') as f: for word, index in w2indx.items(): f.write(f"{word}|{index}\n") f.close() w2vec = {word: model.wv[word] for word in w2indx.keys()} # w2vec = {word: model.wv[word] for word in w2indx.keys()}#所有频数超过10的词语的词向量, (word->model(word)) def parse_dataset(combined): # 闭包-->临时使用 ''' Words become integers ''' data=[] for sentence in combined: new_txt = [] for word in sentence: try: new_txt.append(w2indx[word]) except: new_txt.append(0) # freqxiao10->0 data.append(new_txt) return data # word=>index combined=parse_dataset(combined) #[[1,2,3...],[]] combined= sequence.pad_sequences(combined, maxlen=maxlen)#每个句子所含词语对应的索引,所以句子中含有频数小于10的词语,索引为0 return w2indx, w2vec,combined else: print ('No data provided...') #创建词语字典,并返回每个词语的索引,词向量,以及每个句子所对应的词语索引 # 创建一个词嵌入模型 def word2vec_train(combined): # 词长度100 # 最低词频10 # 窗口大小7 model = Word2Vec(vector_size=vocab_dim, min_count=n_exposures, window=window_size, workers=cpu_count) # iter=n_iterations) model.build_vocab(combined) # input: list model.train(combined,total_examples=model.corpus_count,epochs=n_iterations) model.save('./model/Word2vec_model.pkl') index_dict, word_vectors,combined = create_dictionaries(model=model,combined=combined) return index_dict, word_vectors,combined def get_data(index_dict,word_vectors,combined,y): n_symbols = len(index_dict) + 1 # 所有单词的索引数,频数小于10的词语索引为0,所以加1 embedding_weights = np.zeros((n_symbols, vocab_dim)) # 初始化 索引为0的词语,词向量全为0 for word, index in index_dict.items(): # 从索引为1的词语开始,对每个词语对应其词向量 embedding_weights[index, :] = word_vectors[word] x_train, x_test, y_train, y_test = train_test_split(combined, y, test_size=0.2) y_train = keras.utils.to_categorical(y_train,num_classes=3) #转换为对应one-hot 表示 [len(y),3] y_test = keras.utils.to_categorical(y_test,num_classes=3) # print x_train.shape,y_train.shape return n_symbols,embedding_weights,x_train,y_train,x_test,y_test ##定义网络结构 def train_lstm(n_symbols,embedding_weights,x_train,y_train,x_test,y_test): print ('Defining a Simple Keras Model...') model = Sequential() # or Graph or whatever model.add(Embedding(output_dim=vocab_dim, input_dim=n_symbols, mask_zero=True, weights=[embedding_weights], input_length=input_length)) # Adding Input Length model.add(LSTM(units=50, activation='tanh')) #model.add(Dropout(0.5)) model.add(Dense(3, activation='softmax')) # Dense=>全连接层,输出维度=3 model.add(Activation('softmax')) print ('Compiling the Model...') model.compile(loss='categorical_crossentropy', optimizer='adam',metrics=['accuracy']) print ("Train...") # batch_size=32 model.fit(x_train, y_train, batch_size=batch_size, epochs=n_epoch,verbose=1) print ("Evaluate...") score = model.evaluate(x_test, y_test, batch_size=batch_size) # yaml_string = model.to_yaml() # with open('./model/lstm.yml', 'w') as outfile: # outfile.write(yaml_string) # outfile.write( yaml.dump(yaml_string, default_flow_style=True) ) json_string = model.to_json() with open('./model/lstm.json', 'w') as outfile: outfile.write(json_string) model.save_weights('./model/lstm.h5') print ('Test score:', score) if __name__=='__main__': #训练模型,并保存 print ('Loading Data...') # 读取训练数据 combined,y=loadfile() #[, , ] print (len(combined),len(y)) print ('Tokenising...') # 对句子进行分词 combined = tokenizer(combined)#[['gao','shuangc','chao'...],[]...] print ('Training a Word2vec model...') # 训练一个词向量模型 index_dict, word_vectors,combined=word2vec_train(combined) #[[2,3,4...],[]...] print ('Setting up Arrays for Keras Embedding Layer...') n_symbols,embedding_weights,x_train,y_train,x_test,y_test=get_data(index_dict, word_vectors,combined,y)#n_sym:num_words emb:[key:embeding] print ("x_train.shape and y_train.shape:") print (x_train.shape,y_train.shape) train_lstm(n_symbols,embedding_weights,x_train,y_train,x_test,y_test)
可视化方面,采用Pyqt设计实现简单的界面,对模型能力进行展示
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