林藝馨　周弋焜　張策　其樂(lè)木格

摘? 要：本研究通過(guò)聚焦爬蟲(chóng)爬取我國(guó)海外工程政策信息相關(guān)網(wǎng)站建立數(shù)據(jù)庫(kù)，創(chuàng)建我國(guó)海外工程政策信息專(zhuān)業(yè)搜索引擎，并利用自然語(yǔ)言處理、知識(shí)圖譜等技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)檢索詞的近義詞與相關(guān)詞的推薦，降低對(duì)用戶(hù)輸入檢索詞的要求，優(yōu)化用戶(hù)的搜索體驗(yàn)。本研究構(gòu)建了完整的搜索引擎，提供了一套針對(duì)于工程專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域信息搜集與整合的方法，同樣可應(yīng)用于其他領(lǐng)域的信息收集與處理。

關(guān)鍵詞：Python;數(shù)據(jù)庫(kù);搜索引擎

中圖分類(lèi)號(hào)：TP311.13 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號(hào)：2095-2945（2020）23-0037-02

Abstract： This study establishes a database by focusing on Crawler crawling the website of overseas engineering policy information of our country， creates a professional search engine of overseas engineering policy information of our country， and uses natural language processing， knowledge map and other technologies to realize the recommendation of synonyms and related words of search terms， so as to reduce the requirements for users to enter search terms and optimize the search experience of users. This research constructs a complete search engine， provides a set of methods for information collection and integration in engineering fields， and can be applied to other fields of information collection and processing.

Keywords： Python; database; search engine

1 概述

隨著“一帶一路”“走出去”戰(zhàn)略不斷發(fā)展，我國(guó)承包的海外工程越來(lái)越多，國(guó)家也不斷出臺(tái)相關(guān)政策進(jìn)行調(diào)控。但我國(guó)海外工程政策信息在搜尋過(guò)程中仍然存在很多問(wèn)題，具體包括：第一，政策信息來(lái)源分散，有多個(gè)網(wǎng)站發(fā)布政策部令，但各個(gè)網(wǎng)站互相交叉重復(fù)，也互有遺漏，沒(méi)有一個(gè)針對(duì)于海外工程集中的網(wǎng)站;第二，關(guān)鍵詞索引不便，無(wú)法分辨近義詞，也無(wú)法提供相關(guān)聯(lián)詞方便用戶(hù)搜索;第三，查詢(xún)被引文件的不方便性，被引文件可能需要去其他網(wǎng)站搜索。

因此本研究提出相應(yīng)的解決方法，首先為解決政策信息來(lái)源分散的問(wèn)題，本文利用聚焦爬蟲(chóng)爬取海外工程政策信息相關(guān)的網(wǎng)站建立數(shù)據(jù)庫(kù)，并搭建了專(zhuān)業(yè)性更強(qiáng)的搜索引擎。其次，為改善用戶(hù)檢索體驗(yàn)，本文利用自然語(yǔ)言處理技術(shù)實(shí)現(xiàn)了近義詞推薦功能，并且構(gòu)建知識(shí)圖譜實(shí)現(xiàn)了檢索詞的相關(guān)聯(lián)詞推薦功能。最后，由于搜索引擎的專(zhuān)業(yè)性較強(qiáng)，故可以直接對(duì)部分政策的條款中涉及引用其他的政策信息，進(jìn)行檢索并準(zhǔn)確檢出相關(guān)結(jié)果。

2 文獻(xiàn)綜述

2.1 聚焦爬蟲(chóng)

聚焦爬蟲(chóng)屬于網(wǎng)絡(luò)爬蟲(chóng)的一種，是為了解決隨著大數(shù)據(jù)時(shí)代到來(lái)和數(shù)據(jù)形式越來(lái)越多，而通用網(wǎng)絡(luò)爬蟲(chóng)抓取深度淺，且無(wú)法處理含量密集的結(jié)構(gòu)化信息而開(kāi)發(fā)出來(lái)，針對(duì)于搜索范圍相對(duì)較小且極具針對(duì)性的結(jié)構(gòu)化信息數(shù)據(jù)。聚焦爬蟲(chóng)按照一定的規(guī)則自動(dòng)提取網(wǎng)頁(yè)超鏈接，并下載相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)信息，從而為用戶(hù)提供特定主體的數(shù)據(jù)信息，并不一味追求高覆蓋率[1]。

2.2 數(shù)據(jù)庫(kù)

數(shù)據(jù)庫(kù)也稱(chēng)為數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)模型，是用于數(shù)據(jù)信息組織、存儲(chǔ)、管理等方面工作安排的資源控制條件[2]。數(shù)據(jù)庫(kù)的發(fā)展可以被視為計(jì)算機(jī)技術(shù)和信息技術(shù)的發(fā)展，數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)作為數(shù)據(jù)管理與運(yùn)用的有效工具，它為我國(guó)任何行業(yè)提供了極佳的信息服務(wù)體驗(yàn)。

2.3 自然語(yǔ)言處理

自然語(yǔ)言處理，是計(jì)算機(jī)科學(xué)與人工智能領(lǐng)域的一個(gè)重要方向。自然語(yǔ)言處理有文本檢索、機(jī)器翻譯、文本分類(lèi)、信息抽取、序列抽取、文本摘要、問(wèn)答系統(tǒng)、對(duì)話(huà)系統(tǒng)、知識(shí)圖譜、文本聚類(lèi)等等多個(gè)領(lǐng)域。涉及分詞、詞性標(biāo)注、句法分析、詞干提取、命名體識(shí)別指代消歧、關(guān)鍵詞提取、詞向量等等基本技術(shù)[3]。本研究中的文本分詞以及近義詞推薦功能，都利用了自然語(yǔ)言處理技術(shù)。

2.4 知識(shí)圖譜

知識(shí)圖譜是一種用可視化技術(shù)描述知識(shí)資源及其載體，挖掘、分析、構(gòu)建、繪制和顯示知識(shí)及它們之間的外在關(guān)聯(lián)和內(nèi)在發(fā)展規(guī)律，以圖形圖像為表現(xiàn)形式的一種研究方法[4]。主要特點(diǎn)是對(duì)大量數(shù)據(jù)的深度挖掘和圖像的可視化[5]。運(yùn)用知識(shí)圖譜提取各網(wǎng)頁(yè)關(guān)鍵詞之間的關(guān)聯(lián)，可以提供相關(guān)詞的推薦。

2.5 搜索引擎

搜索引擎是指根據(jù)一定的策略、運(yùn)用特定的計(jì)算機(jī)程序從互聯(lián)網(wǎng)上搜集信息，在對(duì)信息進(jìn)行組織和處理后，為用戶(hù)提供檢索服務(wù)，將用戶(hù)檢索相關(guān)的信息展示給用戶(hù)的系統(tǒng)。一個(gè)搜索引擎由搜索器、索引器、檢索器和用戶(hù)接口四個(gè)部分組成。搜索器的功能是在互聯(lián)網(wǎng)中漫游，發(fā)現(xiàn)和搜集信息。索引器的功能是理解搜索器所搜索的信息，從中抽取出索引項(xiàng)，用于表示文檔以及生成文檔庫(kù)的索引表。檢索器的功能是根據(jù)用戶(hù)的查詢(xún)?cè)谒饕龓?kù)中快速檢出文檔，進(jìn)行文檔與查詢(xún)的相關(guān)度評(píng)價(jià)，對(duì)將要輸出的結(jié)果進(jìn)行排序，并實(shí)現(xiàn)某種用戶(hù)相關(guān)性反饋機(jī)制。用戶(hù)接口的作用是輸入用戶(hù)查詢(xún)、顯示查詢(xún)結(jié)果、提供用戶(hù)相關(guān)性反饋機(jī)制[6]。

3 研究?jī)?nèi)容

3.1 聚焦爬蟲(chóng)

聚焦爬蟲(chóng)在本研究的項(xiàng)目中是數(shù)據(jù)庫(kù)建立的重要工具，其功能主要是把網(wǎng)站上的內(nèi)容從服務(wù)器下載到本地，作為數(shù)據(jù)庫(kù)的資料來(lái)源。

本研究編寫(xiě)的網(wǎng)絡(luò)爬蟲(chóng)步驟如下：（1）挑選出中華人民共和國(guó)商務(wù)部、中國(guó)一帶一路等官網(wǎng)的首頁(yè)網(wǎng)址作為帶爬取的隊(duì)列queue。（2）從queue隊(duì)列中挑出第一個(gè)的網(wǎng)址，判斷是否已經(jīng)爬取，即與已爬取的網(wǎng)址隊(duì)列visited進(jìn)行查找，如果沒(méi)有，說(shuō)明為爬取，則可以利用網(wǎng)絡(luò)爬蟲(chóng)將內(nèi)容下載下來(lái)，并把這個(gè)網(wǎng)址從未爬取隊(duì)列queue移入已爬取隊(duì)列visited。（3）對(duì)爬取的網(wǎng)址內(nèi)容進(jìn)行解析，利用正則表達(dá)式匹配出所有的網(wǎng)址，并且進(jìn)行刪選后補(bǔ)全網(wǎng)址，存入待爬取的隊(duì)列queue。（4）進(jìn)行下一個(gè)循環(huán)，確認(rèn)queue列隊(duì)清空。

3.2 數(shù)據(jù)庫(kù)的建立

在爬蟲(chóng)爬取到數(shù)據(jù)之后，并不是直接存入數(shù)據(jù)庫(kù)之中，即使是爬蟲(chóng)爬取到的內(nèi)容也不一定都是本研究所需要的;其次本研究的目的并不是將網(wǎng)站內(nèi)容從服務(wù)器下載到本地作為鏡像，所以對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行清洗是非常必要的。

本研究采用自然語(yǔ)言處理、正則匹配等方式將無(wú)用信息去除，將這些信息按照一定的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行存儲(chǔ)，以便于檢索器查找，本研究選擇了關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)mysql，在其中新建了兩個(gè)表doc、word來(lái)存儲(chǔ)信息，并通過(guò)軟件SQLiteSPY查看數(shù)據(jù)庫(kù)。

3.3 檢索器

檢索器主要功能是按照用戶(hù)的需求在索引庫(kù)中找出相似文檔，對(duì)文檔與用戶(hù)需求的相似程度進(jìn)行評(píng)價(jià)，返回相似度和某一方面相似的文檔集合[6]。

本研究將用戶(hù)輸入的語(yǔ)句進(jìn)行分詞處理，同樣是利用了jieba分詞，得到了查詢(xún)關(guān)鍵詞，然后檢索器通過(guò)建立向量空間，對(duì)倒排索引列表中，關(guān)鍵詞所對(duì)應(yīng)的文檔利用向量空間模型的TF-IDF算法進(jìn)行相似度計(jì)算，按照相似度排序后返回給用戶(hù)。

3.4 近義詞與相關(guān)詞推薦

本研究通過(guò)自然語(yǔ)言處理和知識(shí)圖譜實(shí)現(xiàn)了近義詞與相關(guān)聯(lián)詞的推薦。其中近義詞的推薦是調(diào)用了自然語(yǔ)言處理的synonyms中文近義詞庫(kù)，在用戶(hù)使用界面推薦給用戶(hù)，而知識(shí)圖譜的構(gòu)建是利用TextRank算法將數(shù)據(jù)庫(kù)中的每個(gè)網(wǎng)頁(yè)信息提取出十個(gè)關(guān)鍵詞，并對(duì)關(guān)鍵詞進(jìn)行篩選和刪減，然后設(shè)計(jì)代碼將關(guān)鍵詞轉(zhuǎn)為EndNote格式，導(dǎo)入SATI進(jìn)行處理，生成共現(xiàn)矩陣，進(jìn)而繪制成為知識(shí)圖譜。最后通過(guò)分析知識(shí)圖譜繪制原理，利用代碼將知識(shí)圖譜中的對(duì)應(yīng)關(guān)系提取出來(lái)，并轉(zhuǎn)化為.json格式，形成相關(guān)聯(lián)詞結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)庫(kù)，在用戶(hù)使用界面調(diào)用。

3.5 用戶(hù)使用界面

用戶(hù)接口主要是給用戶(hù)提出搜索條件的輸入和查詢(xún)結(jié)果的輸出[7]。本研究利用python中的PyQt5進(jìn)行編寫(xiě)用戶(hù)界面，支持用戶(hù)進(jìn)行語(yǔ)句輸出，通過(guò)檢索器進(jìn)行處理，返回的結(jié)果也會(huì)在界面中得到展示，并顯示出結(jié)果文檔的相似度得分以及URL，并通過(guò)復(fù)制URL到跳轉(zhuǎn)一欄中，可以實(shí)現(xiàn)調(diào)用chrome瀏覽器打開(kāi)目標(biāo)網(wǎng)站進(jìn)行瀏覽，如下圖1。

4 結(jié)論

本研究最終的成果為海外工程政策信息搜索引擎，該搜索引擎首先通過(guò)派出“蜘蛛”程序，利用聚焦爬蟲(chóng)對(duì)中國(guó)一帶一路網(wǎng)等網(wǎng)站，關(guān)于海外工程政策的相關(guān)信息進(jìn)行爬取并且下載到本地，用于構(gòu)建數(shù)據(jù)庫(kù)。由于這些數(shù)據(jù)不僅數(shù)據(jù)量很大而且其中含有較多的非關(guān)鍵信息，所以必須通過(guò)自然語(yǔ)言處理程序進(jìn)行數(shù)據(jù)清洗。最后與搜索引擎相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了對(duì)中國(guó)海外工程方面相關(guān)政策的收集。除此之外還利用知識(shí)圖譜和自然語(yǔ)言處理在用戶(hù)使用界面為用戶(hù)提供了相關(guān)聯(lián)詞和近義詞推薦，優(yōu)化了用戶(hù)搜索體驗(yàn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]周立柱，林玲.聚焦爬蟲(chóng)技術(shù)研究綜述[J].計(jì)算機(jī)應(yīng)用，2005（9）：1965-1969.

[2]張瑋.探析計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)中的安全管理技術(shù)[J].計(jì)算機(jī)產(chǎn)品與流通，2020（05）：40+78.

[3]宗成慶.統(tǒng)計(jì)自然語(yǔ)言處理[M].2版.北京：清華大學(xué)出版社，2013.

[4]官思發(fā).基于科學(xué)知識(shí)圖譜的知識(shí)共享研究進(jìn)展分析[D].武漢：華中師范大學(xué)，2012.

[5]何瑋，齊鳳青，鄭斐.淺議將知識(shí)圖譜融入查新工作以推動(dòng)學(xué)科化服務(wù)[J].圖書(shū)情報(bào)導(dǎo)刊，2012，22（2）：99-101.

[6]童明.基于HDFS的分布式存儲(chǔ)研究與應(yīng)用[D].武漢：華中科技大學(xué)，2012.

[7]趙明宇.基于web中數(shù)據(jù)檢索技術(shù)的應(yīng)用與研究[J].自動(dòng)化技術(shù)與應(yīng)用，2015，34（01）：30-32.