使用TextRank算法為文本生成關鍵字和摘要

jopen 10年前發布 | 26K 次閱讀算法

TextRank算法基于PageRank，用于為文本生成關鍵字和摘要。其論文是：

Mihalcea R, Tarau P. TextRank: Bringing order into texts[C]. Association for Computational Linguistics, 2004.

先從PageRank講起。

PageRank

PageRank最開始用來計算網頁的重要性。整個www可以看作一張有向圖圖，節點是網頁。如果網頁A存在到網頁B的鏈接，那么有一條從網頁A指向網頁B的有向邊。

構造完圖后，使用下面的公式：
使用TextRank算法為文本生成關鍵字和摘要

S(Vi)是網頁i的中重要性（PR值）。d是阻尼系數，一般設置為0.85。In(Vi)是存在指向網頁i的鏈接的網頁集合。Out(Vj)是網頁j中的鏈接存在的鏈接指向的網頁的集合。|Out(Vj)|是集合中元素的個數。

PageRank需要使用上面的公式多次迭代才能得到結果。初始時，可以設置每個網頁的重要性為1。上面公式等號左邊計算的結果是迭代后網頁i的PR值，等號右邊用到的PR值全是迭代前的。

舉個例子：

使用TextRank算法為文本生成關鍵字和摘要
上圖表示了三張網頁之間的鏈接關系，直覺上網頁A最重要。可以得到下面的表：

</tr>

</tr> </tbody> </table>
橫欄代表其實的節點，縱欄代表結束的節點。若兩個節點間有鏈接關系，對應的值為1。

根據公式，需要將每一豎欄歸一化（每個元素/元素之和），歸一化的結果是：

結束\起始	A	B	C
A	0	1	1
B	0	0	0
C	0	0	0

</tr>

</tr> </tbody> </table>
上面的結果構成矩陣M。我們用matlab迭代100次看看最后每個網頁的重要性：

M = [0 1 1 0 0 0 0 0 0];

PR = [1; 1 ; 1];

for iter = 1:100 PR = 0.15 + 0.85MPR; disp(iter); disp(PR); end</pre>運行結果（省略部分）：

......

100

0.4050
0.1500
0.1500</pre>最終A的PR值為0.4050，B和C的PR值為0.1500。 <br />

如果把上面的有向邊看作無向的（其實就是雙向的），那么：

M = [0 1 1 0.5 0 0 0.5 0 0];

PR = [1; 1 ; 1];

for iter = 1:100 PR = 0.15 + 0.85MPR; disp(iter); disp(PR); end</pre>運行結果（省略部分）：

.....

100

1.4595
0.7703
0.7703</pre>依然能判斷出A、B、C的重要性。 <br />

使用TextRank提取關鍵字

將原文本拆分為句子，在每個句子中過濾掉停用詞（可選），并只保留指定詞性的單詞（可選）。由此可以得到句子的集合和單詞的集合。

每個單詞作為pagerank中的一個節點。設定窗口大小為k，假設一個句子依次由下面的單詞組成：

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

w1, w2, ..., wk、w2, w3, ...,wk+1、w3, w4, ...,wk+2等都是一個窗口。在一個窗口中的任兩個單詞對應的節點之間存在一個無向無權的邊。

基于上面構成圖，可以計算出每個單詞節點的重要性。最重要的若干單詞可以作為關鍵詞。

使用TextRank提取關鍵短語

參照“使用TextRank提取關鍵詞”提取出若干關鍵詞。若原文本中存在若干個關鍵詞相鄰的情況，那么這些關鍵詞可以構成一個關鍵短語。

例如，在一篇介紹“支持向量機”的文章中，可以找到三個關鍵詞支持、向量、機，通過關鍵短語提取，可以得到支持向量機。

使用TextRank提取摘要

將每個句子看成圖中的一個節點，若兩個句子之間有相似性，認為對應的兩個節點之間有一個無向有權邊，權值是相似度。

通過pagerank算法計算得到的重要性最高的若干句子可以當作摘要。

論文中使用下面的公式計算兩個句子Si和Sj的相似度：

使用TextRank算法為文本生成關鍵字和摘要

分子是在兩個句子中都出現的單詞的數量。|Si|是句子i的單詞數。

由于是有權圖，PageRank公式略做修改：

實現TextRank

因為要用測試多種情況，所以自己實現了一個基于Python 2.7的TextRank針對中文文本的庫TextRank4ZH。位于：

https://github.com/someus/TextRank4ZH

下面是一個例子：

#-- 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') # 導入停止詞

使用詞性過濾，文本小寫，窗口為2

tr4w.train(text=text, speech_tag_filter=True, lower=True, window=2)

print '關鍵詞：'

20個關鍵詞且每個的長度最小為1

print '/'.join(tr4w.get_keywords(20, word_min_len=1))

print '關鍵短語：'

20個關鍵詞去構造短語，短語在原文本中出現次數最少為2

print '/'.join(tr4w.get_keyphrases(keywords_num=20, min_occur_num= 2))

tr4s = TextRank4Sentence(stop_words_file='./stopword.data')

使用詞性過濾，文本小寫，使用words_all_filters生成句子之間的相似性

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)) # 重要性最高的三個句子</pre>

運行結果如下：

關鍵詞：
媒體/高圓圓/微/賓客/趙又廷/答謝/謝娜/現身/記者/新人/北京/博/展示/捧場/禮物/張杰/當晚/戴/酒店/外套
關鍵短語：
微博
摘要：
中新網北京12月1日電(記者 張曦) 30日晚，高圓圓和趙又廷在京舉行答謝宴，諸多明星現身捧場，其中包括張杰(微博)、謝娜(微博)夫婦、何炅(微博)、蔡康永(微博)、徐克、張凱麗、黃軒(微博)等
高圓圓身穿粉色外套，看到大批記者在場露出嬌羞神色，趙又廷則戴著鴨舌帽，十分淡定，兩人快步走進電梯，未接受媒體采訪
記者了解到，出席高圓圓、趙又廷答謝宴的賓客近百人，其中不少都是女方的高中同學

另外， jieba分詞提供的基于TextRank的關鍵詞提取工具。 snownlp也實現了關鍵詞提取和摘要生成。

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