「搜索引擎」TF-IDF 文档相关度评分

TF: 词频(Term Frequency)
IDF: 逆文本频率指数(Inverse Document Frequency)

TF-IDF(term frequency–inverse document frequency)是一种用于信息检索与数据挖掘的常用加权技术。

信息检索概述

信息检索是当前应用十分广泛的一种技术,论文检索、搜索引擎都属于信息检索的范畴。

通常,人们把信息检索问题抽象为:

在文档集合D上,对于由关键词w[1] … w[k]组成的查询串q,返回一个按查询q和文档d匹配度 relevance (q, d)排序的相关文档列表D’。

对于这一基问题,先后出现了布尔模型向量模型等各种经典的信息检索模型,它们从不同的角度提出了自己的一套解决方案。

布尔模型以集合的布尔运算为基础,查询效率高,但模型过于简单,无法有效地对不同文档进行排序,查询效果不佳。

向量模型把文档和查询串都视为词所构成的多维向量,而文档与查询的相关性即对应于向量间的夹角。不过,由于通常词的数量巨大,向量维度非常高,而大量的维度都是0,计算向量夹角的效果并不好。另外,庞大的计算量也使得向量模型几乎不具有在互联网搜索引擎这样海量数据集上实施的可行性。

tf-idf 模型

当前,真正在搜索引擎等实际应用中广泛使用的是 tf-idf 模型。tf-idf 模型的主要思想是:如果词w在一篇文档d中出现的频率高,并且在其他文档中很少出现,则认为词w具有很好的区分能力,适合用来把文章d和其他文章区分开来。

算法

第一步,计算词频。

考虑到文章有长短之分,为了便于不同文章的比较,进行"词频"标准化。

或者

第二步,计算逆文档频率。

这时,需要一个语料库(corpus),用来模拟语言的使用环境。

如果一个词越常见,那么分母就越大,逆文档频率就越小越接近0。分母之所以要加1,是为了避免分母为0(即所有文档都不包含该词)。log表示对得到的值取对数。

第三步,计算TF-IDF。

可以看到,TF-IDF与一个词在文档中的出现次数成正比,与该词在整个语言中的出现次数成反比。所以,自动提取关键词的算法就很清楚了,就是计算出文档的每个词的TF-IDF值,然后按降序排列,取排在最前面的几个词。

TF-IDF 的历史

把查询关键字(Query)和文档(Document)都转换成 “向量”,并且尝试用线性代数等数学工具来解决信息检索问题,这样的努力至少可以追溯到 20 世纪 70 年代。

1971 年,美国康奈尔大学教授杰拉德 · 索尔顿(Gerard Salton)发表了《SMART 检索系统:自动文档处理实验》(The SMART Retrieval System—Experiments in Automatic Document Processing)一文,文中首次提到了把查询关键字和文档都转换成 “向量”,并且给这些向量中的元素赋予不同的值。这篇论文中描述的 SMART 检索系统,特别是其中对 TF-IDF 及其变种的描述成了后续很多工业级系统的重要参考。

1972 年,英国的计算机科学家卡伦 · 琼斯(Karen Spärck Jones)在《从统计的观点看词的特殊性及其在文档检索中的应用》(A Statistical Interpretation of Term Specificity and Its Application in Retrieval) 一文中第一次详细地阐述了 IDF 的应用。其后卡伦又在《检索目录中的词赋值权重》(Index Term Weighting)一文中对 TF 和 IDF 的结合进行了论述。可以说,卡伦是第一位从理论上对 TF-IDF 进行完整论证的计算机科学家,因此后世也有很多人把 TF-IDF 的发明归结于卡伦。

杰拉德本人被认为是 “信息检索之父”。他 1927 年出生于德国的纽伦堡,并与 1950 年和 1952 年先后从纽约的布鲁克林学院获得数学学士和硕士学位,1958 年从哈佛大学获得应用数学博士学位,之后来到康奈尔大学参与组建计算机系。为了致敬杰拉德本人对现代信息检索技术的卓越贡献,现在,美国计算机协会 ACM(Association of Computing Machinery)每三年颁发一次“杰拉德 · 索尔顿奖”(Gerard Salton Award),用于表彰对信息检索技术有突出贡献的研究人员。卡伦 · 琼斯在 1988 年获得了第二届“杰拉德 · 索尔顿奖” 的殊荣。

参考资料

1.https://baike.baidu.com/item/tf-idf/8816134?fr=aladdin
2.https://towardsdatascience.com/tf-term-frequency-idf-inverse-document-frequency-from-scratch-in-python-6c2b61b78558
3.http://www.ruanyifeng.com/blog/2013/03/tf-idf.html


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Kotlin 简介

Kotlin是一门非研究性的语言,它是一门非常务实的工业级编程语言,它的使命就是帮助程序员们解决实际工程实践中的问题。使用Kotlin 让 Java程序员们的生活变得更好,Java中的那些空指针错误,浪费时间的冗长的样板代码,啰嗦的语法限制等等,在Kotlin中统统消失。Kotlin 简单务实,语法简洁而强大,安全且表达力强,极富生产力。

Java诞生于1995年,至今已有23年历史。当前最新版本是 Java 9。在 JVM 生态不断发展繁荣的过程中,也诞生了Scala、Groovy、Clojure 等兄弟语言。

Kotlin 也正是 JVM 家族中的优秀一员。Kotlin是一种现代语言(版本1.0于2016年2月发布)。它最初的目的是像Scala那样,优化Java语言的缺陷,提供更加简单实用的编程语言特性,并且解决了性能上的问题,比如编译时间。 JetBrains在这些方面做得非常出色。

Kotlin语言的特性

用 Java 开发多年以后,能够尝试一些新的东西真是太棒了。如果您是 Java 开发人员,使用 Kotlin 将会非常自然流畅。如果你是一个Swift开发者,你将会感到似曾相识,比如可空性(Nullability)。 Kotlin语言的特性有:

1.简洁

大幅减少样板代码量。

2.与Java的100%互操作性

Kotlin可以直接与Java类交互,反之亦然。这个特性使得我们可以直接重用我们的代码库,并将其迁移到 Kotlin中。由于Java的互操作性几乎无处不在。我们可以直接访问平台API以及现有的代码库,同时仍然享受和使用 Kotlin 的所有强大的现代语言功能。

3.扩展函数

Kotlin 类似于 C# 和 Gosu, 它提供了为现有类提供新功能扩展的能力,而不必从该类继承或使用任何类型的设计模式 (如装饰器模式)。

4.函数式编程

Kotlin 语言一等支持函数式编程,就像Scala一样。具备高阶函数、Lambda 表达式等函数式基本特性。

5.默认和命名参数

在Kotlin中,您可以为函数中的参数设置一个默认值,并给每个参数一个名称。这有助于编写易读的代码。

6.强大的开发工具支持

而由于是JetBrains出品,我们拥有很棒的IDE支持。虽然Java到Kotlin的自动转换并不是100% OK 的,但它确实是一个非常好的工具。使用 IDEA 的工具转换Java代码为 Kotlin 代码时,可以轻松地重用60%-70%的结果代码,而且修改成本很小。

Kotlin 除了简洁强大的语法特性外,还有实用性非常强的API以及围绕它构建的生态系统。例如:集合类 API、IO 扩展类、反射API 等。同时 Kotlin 社区也提供了丰富的文档和大量的学习资料,还有在线REPL。

A modern programming language that makes developers happier. Open source forever

图来自《Kotlin从入门到进阶实战》 (陈光剑,清华大学出版社)
图来自《Kotlin从入门到进阶实战》 (陈光剑,清华大学出版社)

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