TensorFlow实现CNN神经网络用于文本分类

    本文是对通过CNN神经网络实现文本分类提及到的第一个示例的详细说明。


数据集和数据预处理

    在本文中数据采用的是来自Rotten Tomatoes 的电影评论数据。这个数据集中包含10,662个评论句子,其中一半是积极的评论,一半是消极的评论。数据集包含20K的词汇量,此数据集不划分测试集与训练集,只选取10%的数据作为开发集。

    在本文中不会详细解释数据预处理的代码 ,其代码在GitHub上存放。数据主要做了以下预处理:

1.从原始数据文件加载积极评论和消极评论的句子。                                                                                                                            2.使用与原论文相同的数据清洗代码 。                                                                                                                                                    3.将每个句子填充到句子最大长度,结果是59个单词.我们在所有其他句子中附加特殊的标记,使它们成为59个单词。将句子填充到相同的长度是有用的,因为它允许我们高效地批量处理数据,因此每个示例必须具有相同的长度。                                    4.建立词汇索引并将每个单词映射到0到18,765之间的整数(词汇大小)。每个句子成为一个整数的向量。


神经网络模型

    在这篇文章中构建的网络大致如下:

CNN模型

    第一层将单词嵌入到低维向量中。第二层使用多个滤波器大小对嵌入的单词向量执行卷积。例如,一次滑动3,4或5个单词。接下来,我们将卷积层的结果最大化为一个长特征向量,添加丢失函数并正则化,并使用softmax层对结果进行分类。


实践

    为了允许使用hyperparameter(超参数)配置,我们写一个TextCNN类,将hyperparameter放到其中,在init函数中生成模型图。

import tensorflow as tf

import numpy as np 

class TextCNN(object):   

     """    A CNN for text classification.    

     Uses an embedding layer, followed by a convolutional, max-pooling and softmax layer.    """   

     def __init__(             

         self, sequence_length, num_classes, vocab_size,        

         embedding_size, filter_sizes, num_filters):            

        # Implementation...

为了实例化这个类,我们定义了以下的参数:

    (1)sequence_length —— 句子的长度。请记住,我们填充了所有句子的长度(每个句子的长度为59)。

    (2)num_classes —— 输出层中的分类的数目,在本例子中是两类(积极评论和消极评论)。

    (3)vocab_size —— 我们词汇的大小这是需要定义我们的嵌入层的大小,形式为[vocabulary_size, embedding_size]。

    (4)embedding_size —— 我们嵌入的维度。

    (5)filter_sizes —— 卷积滤波器覆盖的字数。将num_filters在这里指定每个尺寸。例如,[3, 4, 5]意味着我们将有过滤器分别滑过3,4和5个单词,总共3 * num_filters过滤器。

    (6)num_filters —— 每个过滤器大小的过滤器数量(见上)。


Input Placeholders

    首先定义神经网络输入层输入数据:

# Placeholders for input, output and dropout

self.input_x = tf.placeholder(tf.int32, [None, sequence_length], name="input_x")

self.input_y = tf.placeholder(tf.float32, [None, num_classes], name="input_y")

self.dropout_keep_prob = tf.placeholder(tf.float32, name="dropout_keep_prob")

    tf.placeholder创建一个占位符变量,当我们在训练或者、测试时会提供这个变量。第二个参数是输入张量的形状。None意味着该维度的长度可以是任何东西。在我们的例子中,第一个维度是批量大小,使用None允许网络处理任意大小的批次。

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