[Text Mining] Feature Vectorize (DTM/TDM, CountVectorizer)

Feature vectorization 이란

• 텍스트를 숫자형값의 정형테이터로 변환하는 것을 Feature vectorization(피처 벡터화) 라고 한다.
• DTM/TDM이나 TF-IDF 형식으로 표현

BOW (Bag Of Words)

많이 나온 단어가 중요한 단어

• 문서내에 단어 빈도수에 기반하여 Vector화 하는 모델
• DTM/TDM (Document Term Matrix)
  • 문서안에서 문서를 구성하는 단어들이 몇번 나왔는지를 표현하는 행렬
  • 행:단어, 열: 문서 - DTM
  • 행:문서, 열:단어 - TDM
  • Value: 개수
• TF-IDF (Term Frequency Inverse Document Frequency)
  • CountVectorize의 문제: 문장 구조상 많이 나오는 단어들의 경우 카운트 값이 많이 나오게 되고 중요한 단어로 인식된다. (ex: 관사, 접속사, 주제어 등) 이 문제를 보완한 모델이 TF-IDF 모델이다.
  • 개별 문서에 많이 나오는 단어가 높은 값을 가지도록 하되 동시에 여러 문서에 자주 나오는 단어에는 페널티를 주는 방식
  • TF-IDF는 아래 포스팅에서 소개
    • https://ysyblog.tistory.com/96

DTM/TDM (Document Term Matrix)

• 단어들이 각 문서에 몇번 나왔는지 행렬로 구성
• 많이 나온 단어가 중요한 단어라는 것을 기반으로 한다.
• 문서 단어 행렬(Document Term Matrix)
  • 문서별로 각 단어가 나타난 횟수를 정리한 표
  • 컬럼(Feature): 전체 문서에 나오는 모든 단어
  • 행 : 문서
  • 값(value) : 각 단어가 문서에 나온 횟수
• 단어 문서 행렬(Term Document Matrix)
  • DTM을 전치 시킨 것
  • 컬럼(Feature): 문서
  • 행: 전체 문서에 나오는 모든 단어
  • 값(value) : 각 단어가 문서에 나온 횟수

TDM과 DTM 차이

CountVectorizer

• sklearn 패키지에서 제공 : https://scikit-learn.org/stable/modules/generated/sklearn.feature_extraction.text.CountVectorizer.html   
• sklearn.feature_extraction.text.CountVectorizer
• 문서를 백터 표현으로 바꿔주는 기능을 함
• 문서에서 단어의 빈도수를 계산하여 문서 단어 행렬을 만들어주는 함수
• 모두 소문자로 변환. 따라서 Python과 python은 똑같이 처리한다.

doc=["One Cent, Two Cents, Old Cent, New Cent: All About Money"]

CountVectorizer 의 행렬표현. (a)는 사람이 생각하는 방식, (b)는 실제 컴퓨터에서 표현하는 방식

주요 생성자 매개변수

• stop_word :stopword 지정
  • str: "english" - 영문 불용어는 제공됨
  • list: stopword 리스트
• max_df: 특정 횟수 이상나오는 것은 무시하도록 설정(무시할 횟수/비율 지정)
  • int(횟수), float(비율)
• min_df: 특정 횟수 이하로 나오는 것은 무시하도록 설정(무시할 횟수/비율 지정)
• max_features: 최대 token 수
  • 빈도수가 높은 순서대로 정렬 후 지정한 max_features 개수만큼만 사용한다.
• ngram_range: n_gram 범위 지정
  • n_gram:
  • 튜플 (범위 최소값, 범위 최대값)
  • (1, 2) : 토큰화된 단어를 1개씩 그리고 순서대로 2개씩 묶어서 Feature를 추출

메소드

• fit(X)
  • 학습
  • 매개변수: raw document - 문장을 원소로 가지는 1차원 배열형태(list, ndarray)
  • Train(훈련) 데이터셋 으로 학습한다. Test 데이터셋은 Train 셋으로 학습한 CountVectorizer를 이용해 변환만 한다.
• transform(X)
  • DTM 변환
• fit_transform(X)
  • 학습/변환 한번에 처리

n-gram

• DTM는 문맥상에서 단어의 의미는 무시된다. 이것을 보완하는 것이 n-gram 기법이다.
• n개의 단어를 묶어서 feature로 구성한다.

CountVectorizer 사용 예시

텍스트 데이터 전처리

train = ["He really likes football. He wants to be a football player.",  #문서(document)
         "Football is a popular sport in Europe.",                       #문서
         "Which country started football?"]                              #문서
test = ["He really likes baseball. He wants to be a baseball player.", 
        "Baseball is a popular sport in Korea."]

# 텍스트 전처리 함수
import nltk
from nltk.stem import SnowballStemmer
from nltk.corpus import stopwords

def text_preprocessing(documents):
    """documents(매개변수): document 리스트"""
    stemmer = SnowballStemmer("english")
    stop_words = stopwords.words('english')

    return_list = []
    for doc in documents:
        doc = doc.lower()
        tokens = nltk.regexp_tokenize(doc, r'[A-Za-z]+')
        #불용어 처리
        tokens = [token for token in tokens if token not in stop_words]
        #stemming(어간추출)
        tokens = [stemmer.stem(token) for token in tokens]

        return_list.append(' '.join(tokens))

    return return_list

print(train)
# ['He really likes football. He wants to be a football player.', 'Football is a popular sport in Europe.', 'Which country started football?']

print(text_preprocessing(train))
# ['realli like footbal want footbal player', 'footbal popular sport europ', 'countri start footbal']


train_pre = text_preprocessing(train)
test_pre = text_preprocessing(test)

train 셋을 이용해 학습 및 변환

• n-gram 기법 사용

# 학습: Train, 변환: Train, Test
from sklearn.feature_extraction.text import CountVectorizer
cv = CountVectorizer()
# cv = CountVectorizer(ngram_range=(1,3))  #1-gram, 2-gram, 3-gram
# cv = CountVectorizer(ngram_range=(3,3))  #3-gram
train_cv = cv.fit_transform(train_pre)
test_cv = cv.transform(test_pre)

import pandas as pd
dtm_train = pd.DataFrame(train_cv.toarray(), columns = cv.get_feature_names())
dtm_train

test 셋 변환

df = pd.DataFrame(test_cv.toarray(), columns=cv.get_feature_names())

 

참고자료

• https://www.youtube.com/watch?v=dE10fBCDWQc&ab_channel=DataCamp
• https://kavita-ganesan.com/how-to-use-countvectorizer/