【复刻论文】政策分析：高频词提取+共现矩阵+相异矩阵+文本聚类+树状图聚类可视化_nvivo 高频关键词共现矩阵

参考文献

主要参考：
曹海军,侯甜甜.我国城市网格化管理的注意力变迁及逻辑演绎——基于2005—2021年中央政策文本的共词与聚类分析[J].南通大学学报(社会科学版).2022,38(02)

次要参考：
张永安,耿喆,王燕妮.我国区域科技创新政策的系统性分类——基于中关村数据的研究[J].系统科学学报.2016,24(02)
郑石明,彭芮,高灿玉.中国环境政策变迁逻辑与展望——基于共词与聚类分析[J].吉首大学学报(社会科学版).2019,40(02)

复刻论文缘由

本人为一名大二学生，在进行毛概社会实践的时候，希望顺手锻炼一下学术能力，遂在实践设计里面希望加入一些数据分析的板块。我们小组选取的是关于政策方面的文本分析。

在查阅了大量文献后，我们发现大部分是采用 NVivo12 软件对政策文本内容进行编码，软件下载失败，需要补丁，寻觅未果，遂放弃。

如果有大佬可以在评论区分享一下如何成功下载使用这个软件的话，本人感激不尽！！

继而，继续查阅大量文献，发现还有些采用高频词提取+共现矩阵+相异矩阵+文本聚类+树状图聚类可视化的方式进行政策分析，发现可行，遂采用。

文献方法说明

参照文献里面的描述：

首先，本研究运用内容分析软件ROSTCM对每一份政策文本进行高频词提取，并结合政策文件内容筛选和更正表征主题内容，确定3—7个反映该政策文本的主题词。

其次，借助BICOMB软件建立每个阶段高频主题词的共现矩阵，此外，为了消除共现矩阵数值差异过大带来的影响，还需利用Ochiia系数算法将共词矩阵进行标准化处理，得到相异矩阵。

最后，将相异矩阵导入SPSS22.0软件中进行聚类分析，绘制出高频词聚类图谱，并对形成的词簇进行命名。通过上述可视化结果，分析各个阶段的总体特征，以直观地展示中央政府对城市网格化管理的注意力导向。

本人不想转换这么多的软件，遂全部用python进行处理。

数据说明

我们社会实践是研究岭南文化相关的政策。于是选取我国广东省、广西壮族自治区、海南省三省地方政府颁布的文化遗产保护政策文本为研究对象。数据选取来源于北大法宝法律法规数据库。

具体检索要求如下：首先，以“广东省文化遗产”“广西文化遗产”“海南省文化遗产”等关键词进行信息搜索；其次，政策类型包括地方性法规、地方规范性文件、地方工作文件等；最后，考虑到政策文本的效力，将会议通知、批复函等非正式政策文本排除在外。基于上述步骤与原则，共筛选出2005-2023年间相关政策文本84份，其中广东省34份、广西壮族自治区27份、海南省23份。

在此基础上，结合政策分布时序状态，本文将岭南三省文化遗产保护政策变迁划人为分为三个时期：探索推广期(2005-2010年)、拓展应用期(2011-2016年)、规范发展期(2017-2023年)。

因为有三个时期，接下来把三个时期的txt文件分别放入三个文件夹里面，我这里命名为了“1”、“2”、“3”。

注：以下代码修改一下文件路径即可运行。

1、高频词提取

# 步骤一
import os
import glob
import pandas as pd
import jieba
import re
from collections import Counter
 
# 设置文件夹路径
folder_paths = ["E:\\大学课程相关\\大二下学期\\1 毛概\\1",
                "E:\\大学课程相关\\大二下学期\\1 毛概\\2",
                "E:\\大学课程相关\\大二下学期\\1 毛概\\3"]
 
# 读取停用词文件
stopwords_file = "stopwords.txt"
with open(stopwords_file, 'r', encoding='utf-8') as f:
    stopwords = set(f.read().splitlines())
 
# 添加领域专属词汇到分词库
specialized_words = ['非物质文化遗产', '政策文件', '项目', '名录', '保护','省级','县级']
for word in specialized_words:
    jieba.add_word(word)
 
# 定义函数来提取文件夹中的高频词
def extract_top_words(folder_path):
    # 初始化一个计数器来统计词频
    word_counter = Counter()
    
    # 遍历文件夹中的每个txt文件
    for file_path in glob.glob(os.path.join(folder_path, '*.txt')):
        with open(file_path, 'r', encoding='utf-8') as file:
            
            # 读取文件内容
            text = file.read()
            # 使用正则表达式去除数字和英文字符，只保留中文
            text = re.sub(r'[^\u4e00-\u9fa5]+', '', text)
            # 分词并去除停用词
            words = jieba.lcut(text)
            words = [word.lower() for word in words if word.isalnum() and word.lower() not in stopwords]
            # 更新词频计数器
            word_counter.update(words)
    
    # 返回前30个高频词及其频数
    return word_counter.most_common(30)
 
# 分别提取三个文件夹中的高频词，并保存到单独的Excel文件中
for folder_path in folder_paths:
    folder_name = os.path.basename(folder_path)
    top_words = extract_top_words(folder_path)
    # 将结果列表转换为DataFrame
    result_df = pd.DataFrame(top_words, columns=['Top Word', 'Frequency'])
    # 将结果保存到Excel文件中
    output_file = f"E:\\大学课程相关\\大二下学期\\1 毛概\\高频词统计结果_{folder_name}.xlsx"
    result_df.to_excel(output_file, index=False)
    print(f"{folder_name} 文件夹的高频词统计结果已保存到文件:", output_file)

2、构建共现矩阵

# 步骤二
import pandas as pd
from collections import defaultdict
from itertools import combinations
import os
 
# 步骤一输出的高频词文件路径
top_words_files = [
    r"E:\大学课程相关\大二下学期\1 毛概\高频词统计结果_1.xlsx",
    r"E:\大学课程相关\大二下学期\1 毛概\高频词统计结果_2.xlsx",
    r"E:\大学课程相关\大二下学期\1 毛概\高频词统计结果_3.xlsx"
]
 
# 输出共现矩阵文件的目录
output_folder = r"E:\大学课程相关\大二下学期\1 毛概"
 
# 遍历每个高频词文件，生成共现矩阵
for file_path in top_words_files:
    # 读取高频词统计结果文件
    df = pd.read_excel(file_path)
    
    # 创建一个默认字典来存储共现频次
    co_occurrence_matrix = defaultdict(int)
    
    # 提取高频词列表
    words = df['Top Word'].tolist()
    
    # 生成高频词之间的所有可能组合
    word_combinations = combinations(words, 2)
    
    # 更新共现矩阵
    for pair in word_combinations:
        # 获取共现词对在原始文本中的共现次数
        co_occurrence_count = df.loc[(df['Top Word'] == pair[0]) | (df['Top Word'] == pair[1]), 'Frequency'].min()
        # 更新共现矩阵
        co_occurrence_matrix[pair] += co_occurrence_count
    
    # 将共现矩阵转换为DataFrame
    co_occurrence_df = pd.DataFrame(list(co_occurrence_matrix.items()), columns=['Word Pair', 'Co-occurrence'])
    
    # 拆分 Word Pair 列为两列：Word 1 和 Word 2
    co_occurrence_df[['Word 1', 'Word 2']] = pd.DataFrame(co_occurrence_df['Word Pair'].tolist(), index=co_occurrence_df.index)
    
    # 重新排列列的顺序
    co_occurrence_df = co_occurrence_df[['Word 1', 'Word 2', 'Co-occurrence']]
    
    # 获取文件夹名称以用于输出文件命名
    folder_name = os.path.basename(file_path).split('_')[-1].split('.')[0]
    
    # 输出文件路径
    output_file = os.path.join(output_folder, f"共现矩阵结果_{folder_name}.xlsx")
    
    # 将结果保存到Excel文件中
    co_occurrence_df.to_excel(output_file, index=False)
    
    print(f"共现矩阵结果已保存到文件: {output_file}")

3、构建相异矩阵，实现标准化

# 步骤三
import pandas as pd
from itertools import combinations
import numpy as np
import os
 
# 高频词文件路径
top_words_files = [
    r"E:\大学课程相关\大二下学期\1 毛概\高频词统计结果_1.xlsx",
    r"E:\大学课程相关\大二下学期\1 毛概\高频词统计结果_2.xlsx",
    r"E:\大学课程相关\大二下学期\1 毛概\高频词统计结果_3.xlsx"
]
 
# 输出文件夹路径
output_folder = r"E:\大学课程相关\大二下学期\1 毛概"
 
# 遍历每个高频词文件
for file_path in top_words_files:
    # 读取高频词统计结果文件
    df = pd.read_excel(file_path)
 
    # 提取高频词列
    words = df['Top Word'].tolist()
    frequencies = df['Frequency'].tolist()
    total_word_counts = dict(zip(words, frequencies))
 
    # 创建共现矩阵
    co_occurrence_matrix = pd.DataFrame(0, index=words, columns=words)
 
    # 填充共现矩阵
    word_combinations = combinations(words, 2)
    for pair in word_combinations:
        co_occurrence_matrix.at[pair[0], pair[1]] += 1
        co_occurrence_matrix.at[pair[1], pair[0]] += 1
 
    # 计算Ochiai系数
    oc_matrix = co_occurrence_matrix.copy()
    for i in range(len(words)):
        for j in range(i+1, len(words)):
            word1 = words[i]
            word2 = words[j]
            co_occurrence = oc_matrix.at[word1, word2]
            word1_count = total_word_counts[word1]
            word2_count = total_word_counts[word2]
            ochiai_coefficient = co_occurrence / np.sqrt(word1_count * word2_count)
            oc_matrix.at[word1, word2] = ochiai_coefficient
            oc_matrix.at[word2, word1] = ochiai_coefficient
 
    # 计算相异矩阵
    dissimilarity_matrix = 1 - oc_matrix
 
    # 获取文件夹名称以用于输出文件命名
    folder_name = os.path.basename(file_path).split('_')[-1].split('.')[0]
 
    # 输出文件路径
    output_file = os.path.join(output_folder, f"相异矩阵结果_{folder_name}.xlsx")
 
    # 保存相异矩阵到Excel文件
    dissimilarity_matrix.to_excel(output_file)
 
    print("相异矩阵结果已保存到文件:", output_file)

4、文本聚类+可视化 

# 步骤四
import pandas as pd
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
from scipy.cluster import hierarchy
plt.rcParams['font.sans-serif'] = ['Microsoft YaHei']
 
# 读取相异矩阵
file_paths = [
    r"E:\大学课程相关\大二下学期\1 毛概\相异矩阵结果_1.xlsx",
    r"E:\大学课程相关\大二下学期\1 毛概\相异矩阵结果_2.xlsx",
    r"E:\大学课程相关\大二下学期\1 毛概\相异矩阵结果_3.xlsx"
]
 
# 遍历每个相异矩阵文件路径
for i, file_path in enumerate(file_paths, start=1):
    # 读取相异矩阵
    df = pd.read_excel(file_path, index_col=0)
 
    # 转换为数组
    data = np.array(df)
 
    # 计算层次聚类
    Z = hierarchy.linkage(data, method='average')
 
    # 绘制树状图
    plt.figure(figsize=(12, 10))  # 调整图表大小
    dn = hierarchy.dendrogram(Z, labels=df.index, orientation='left', leaf_font_size=8)  # 减小叶子节点字体大小
    plt.xlabel('相异度', fontsize=12)
    plt.ylabel('样本', fontsize=12)
    plt.title(f'树状图 {i}', fontsize=14)
    plt.grid(True)
    plt.show()

5、进一步探究

 做完这个之后，我们希望看看是否运用其他的方式也能做，于是进行了一些其他的探索。比如说：采用LDA、K-means等方式进行主题词提取和聚类，发现结果都不好看。果然，那些论文里面选高频词还是有点道理的（狗头）

代码也贴上来：

（1）LDA

# 导入所需的库
import os
import glob
import pandas as pd
import jieba
import re
from gensim import corpora
from gensim.models import LdaModel
from gensim.models.ldamulticore import LdaMulticore
 
# 设置文件夹路径
folder_paths = ["E:\\大学课程相关\\大二下学期\\1 毛概\\1",
                "E:\\大学课程相关\\大二下学期\\1 毛概\\2",
                "E:\\大学课程相关\\大二下学期\\1 毛概\\3"]
 
# 读取停用词文件
stopwords_file = "stopwords.txt"
with open(stopwords_file, 'r', encoding='utf-8') as f:
    stopwords = set(f.read().splitlines())
 
# 创建一个空列表来存储文档内容
texts = []
 
# 读取每个文件夹中的文本文件，并进行分词和去除停用词处理
for folder_path in folder_paths:
    for file_path in glob.glob(os.path.join(folder_path, '*.txt')):
        with open(file_path, 'r', encoding='utf-8') as file:
            text = file.read()
            text = re.sub(r'[^\u4e00-\u9fa5]+', '', text)  # 只保留中文字符
            words = [word for word in jieba.lcut(text) if word not in stopwords]  # 分词并去除停用词
            texts.append(words)
 
# 创建词典
dictionary = corpora.Dictionary(texts)
 
# 创建语料库
corpus = [dictionary.doc2bow(text) for text in texts]
 
# 运行LDA主题建模
num_topics = 5  # 指定主题数量
lda_model = LdaMulticore(corpus, id2word=dictionary, num_topics=num_topics)
 
# 打印每个主题的词分布
for idx, topic in lda_model.print_topics(-1):
    print("主题 {}: {}".format(idx, topic))
 
# 提取主题词
topics_words = lda_model.show_topics(num_topics=num_topics, num_words=10, formatted=False)
for i, topic_words in enumerate(topics_words):
    topic_num = topic_words[0]
    words = [word[0] for word in topic_words[1]]
    print("主题 {} 的关键词：{}".format(topic_num, words))

（2）K-means

# K-means
import pandas as pd
import jieba
from sklearn.feature_extraction.text import TfidfVectorizer
from sklearn.cluster import KMeans
from sklearn.metrics import silhouette_score
import re
 
# 读取Excel文件
excel_file = "E:\\大学课程相关\\大二下学期\\1 毛概\\高频词统计结果.xlsx"
data = pd.read_excel(excel_file)
 
# 获取文本数据
texts = data['Top Word'].tolist()
 
# 文本预处理：分词、去除停用词等
stopwords_file = "stopwords.txt"
with open(stopwords_file, 'r', encoding='utf-8') as f:
    stopwords = set(f.read().splitlines())
 
def text_preprocessing(text):
    text = re.sub(r'[^\u4e00-\u9fa5]+', ' ', text)  # 只保留中文字符
    words = jieba.lcut(text)  # 分词
    words = [word for word in words if word not in stopwords]  # 去除停用词
    return " ".join(words)
 
# 对文本进行预处理
preprocessed_texts = [text_preprocessing(text) for text in texts]
 
# 使用TF-IDF向量化文本数据
vectorizer = TfidfVectorizer()
X = vectorizer.fit_transform(preprocessed_texts)
 
# 使用KMeans算法进行聚类
num_clusters = 3  # 指定聚类簇的数量
kmeans = KMeans(n_clusters=num_clusters)
kmeans.fit(X)
 
# 将聚类结果添加到数据中
data['Cluster'] = kmeans.labels_
 
# 打印每个聚类的关键词
cluster_centers = kmeans.cluster_centers_
feature_names = vectorizer.get_feature_names_out()
for i, cluster_center in enumerate(cluster_centers):
    top_keywords_idx = cluster_center.argsort()[-10:][::-1]  # 获取每个聚类的前10个关键词的索引
    top_keywords = [feature_names[idx] for idx in top_keywords_idx]
    print("Cluster {} 的关键词：{}".format(i, top_keywords))
 
# 将结果保存到Excel文件中
output_file = "E:\\大学课程相关\\大二下学期\\1 毛概\\文档聚类结果.xlsx"
data.to_excel(output_file, index=False)
 
print("文档聚类结果已保存到文件:", output_file)

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