基于樸素貝葉斯模型的評(píng)論文本情感分析

周曉蘭 戴香平 陳洪龍

（湖南科技大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院，湖南湘潭 411201）

情感分析（Sentiment Analysis）是自然語(yǔ)言處理( Natural Language Processing , NLP )領(lǐng)域中的一個(gè)重要分支。文本情感分析關(guān)鍵是分析一組文本以理解其所表達(dá)的觀點(diǎn)，一般使用正值或負(fù)值量化文本所表達(dá)的情緒。近年來(lái)，基于網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)文本評(píng)論的情感分析越來(lái)越多，論文針對(duì)實(shí)時(shí)發(fā)送的文本數(shù)據(jù)使用樸素貝葉斯模型，對(duì)獲得的文本數(shù)據(jù)，利用SnowNLP 進(jìn)行情感分析，得出分析結(jié)果。

1 相關(guān)研究技術(shù)

1.1 文本情感分析

文本情感分析致力于將單詞、句子和文檔映射到一組相對(duì)應(yīng)的情感類別上，繼而得到一個(gè)可用于劃分情感狀態(tài)的心理學(xué)模型。[1]近年來(lái)，深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)取得了極大的進(jìn)展，各個(gè)主流領(lǐng)域，包括圖像分類、機(jī)器翻譯、自然語(yǔ)言處理、語(yǔ)音識(shí)別等，均依賴于深度學(xué)習(xí)技術(shù)提供的高層語(yǔ)義特征及分類方法。

1.2 SnowNLP 類庫(kù)

SnowNLP 是適用于中文自然語(yǔ)言處理的Python 類庫(kù)，專門針對(duì)中文文本進(jìn)行挖掘，主要可以進(jìn)行中文分詞、詞性標(biāo)注、情感分析、文本分類、轉(zhuǎn)換拼音、繁體轉(zhuǎn)簡(jiǎn)體、提取文本關(guān)鍵詞、提取摘要、分割句子、文本相似。[2]SnowNLP 類庫(kù)中存在已經(jīng)訓(xùn)練好的模型，因此，在實(shí)際使用的過(guò)程中，用戶需要根據(jù)實(shí)際情況，重新訓(xùn)練模型。在重新訓(xùn)練模型的時(shí)候，必須修改調(diào)用模型的位置。

1.3 樸素貝葉斯模型

樸素貝葉斯模型是一種基于貝葉斯定理與特征條件獨(dú)立假設(shè)的，非常簡(jiǎn)單、特別有效的分類器，主要應(yīng)用在文本分類、垃圾郵件過(guò)濾、疾病診斷等領(lǐng)域。[3]

樸素貝葉斯算法具有很多優(yōu)點(diǎn)，一是它有著堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)；二是在訓(xùn)練和查詢大量數(shù)據(jù)方面效率很高；三是能處理小規(guī)模的數(shù)據(jù)；四是即使存在缺失的數(shù)據(jù)，對(duì)分析的結(jié)果影響也不大；五是易于進(jìn)行文本分類，分類結(jié)果容易被人理解。

樸素貝葉斯是基于貝葉斯決策理論的分類方法，對(duì)于樸素貝葉斯總是假設(shè)特征之間互不關(guān)聯(lián)。例如對(duì)于c1 和c2 兩個(gè)類別，其特征w1，w2，……，wn 之間是相互獨(dú)立的，根據(jù)貝葉斯公式可知：

c1 的貝葉斯模型為：

P(c1w1,w2,……,wn)=P(w1,w2,……,wn|c1)*P(c1)/P(w1, w2,……,wn)

C2 的貝葉斯模型為：

P(c2|w1,w2,……,wn)=P(w1, w2,……,wn|c2)*P(c2)/P(w1, w2,……,wn)

其中：P(w1, w2,……,wn)=P(w1, w2,……,wn|c1)·P(c1)+P(w1, w2,……,wn|c2)·P(c2)。

貝葉斯模型訓(xùn)練是統(tǒng)計(jì)每一個(gè)特征出現(xiàn)的正類或負(fù)類的頻次，統(tǒng)計(jì)好正類和負(fù)類數(shù)據(jù)就說(shuō)明模型訓(xùn)練完畢。

貝葉斯模型預(yù)測(cè)是分別求出P (c1|w1,w2, ……,wn)> 和P(c2|w1,w2,……,wn)的值，然后根據(jù)貝葉斯分類準(zhǔn)則判斷。

如果P(c1|w1,w2,……,wn)> P(c2|w1,w2,……,wn)，則屬于c1類；如果P(c1|w1,w2,……,wn)

2 情感分析

2.1 情感分析基礎(chǔ)

情感分析主要采用SnowNLP 中自然語(yǔ)言處理庫(kù)進(jìn)行核心情感分析。情感分析是在評(píng)論文本數(shù)據(jù)獲取完成，且返回了正確的信號(hào)值后，再對(duì)獲得的評(píng)論文本進(jìn)行情感分析。獲取的實(shí)時(shí)評(píng)論文本先是保存在數(shù)據(jù)庫(kù)中，經(jīng)過(guò)情感分析后，將分析的結(jié)果同樣保存在數(shù)據(jù)庫(kù)中，這些打分結(jié)果可以為其他應(yīng)用提供有用的信息。

2.2 情感分析過(guò)程

2.2.1 采用樸素貝葉斯模型進(jìn)行分類

樸素貝葉斯通過(guò)訓(xùn)練數(shù)據(jù)集的條件概率分布P(x|y)來(lái)學(xué)習(xí)聯(lián)合概率。

首先用先驗(yàn)概率分布和條件概率分布來(lái)替代聯(lián)合概率。

給定數(shù)據(jù)集：T={（x1,y1）,（x2,y2）,…,（xN,yN）}；

輸出的類別：yi∈{c1, c2, ...., ck}

貝葉斯條件概率是指在事件x 發(fā)生的情況下，事件y 發(fā)生的概率，用P(x|y)表示。先預(yù)估計(jì)一個(gè)“先驗(yàn)概率”，然后加入實(shí)驗(yàn)結(jié)果，看這個(gè)實(shí)驗(yàn)到底是增強(qiáng)還是削弱了“先驗(yàn)概率”，由此得到更接近事實(shí)的“后驗(yàn)概率”。

先驗(yàn)概率分布：

對(duì)于樸素貝葉斯模型，各個(gè)特征是相不關(guān)聯(lián)的，可以得出條件概率分布：

各特征之間相互獨(dú)立，后驗(yàn)概率分布：

根據(jù)分類公式，模型為：

貝葉斯模型訓(xùn)練的過(guò)程，實(shí)際上是統(tǒng)計(jì)每一個(gè)特征出現(xiàn)的頻次，在SnowNLP 中，貝葉斯模型訓(xùn)練過(guò)程的核心內(nèi)容是sentiment.train()。情感分析結(jié)果寫入數(shù)據(jù)庫(kù)。

2.2.2 采用SnowNLP 類庫(kù)進(jìn)行情感分析

SnowNLP 中支持情感分析的模塊在文件夾sentiment 中，其核心代碼在__init__.py。使用snownpl 類庫(kù)進(jìn)行情感分析時(shí)，使用到以下重要代碼：

S=SnowNLP(source_data)

Result=S.sentiments

調(diào)用SnowNLP(source_data)創(chuàng)建了一個(gè)SnowNLP 類實(shí)例S，將需要進(jìn)行情感分析的數(shù)據(jù)data，作為參數(shù)（object 類型）傳入函數(shù)。調(diào)用S.sentiments，主要是通過(guò)類實(shí)例調(diào)用該類中的成員方法sentiments()，在該方法中再調(diào)用sentiment 文件中的classify( )方法，而后在classify( )方法中調(diào)用貝葉斯模型，就可以開始情感分析。

調(diào)用SnowNPL_analysis.analysis()和read_and_analysis()進(jìn)行情感分析，得出分析結(jié)果。

在進(jìn)行情感分析之前，根據(jù)業(yè)務(wù)需求確定是否要重新訓(xùn)練模型。業(yè)務(wù)場(chǎng)景要求模糊或者和商品評(píng)論的場(chǎng)景相差不大，可以直接使用已訓(xùn)練的模型進(jìn)行簡(jiǎn)單情感分析，這種情況下得到的結(jié)果的準(zhǔn)確度可以達(dá)到要求。如果業(yè)務(wù)場(chǎng)景非常明確，且要求結(jié)果非常準(zhǔn)確，則需要用典型的語(yǔ)料建立語(yǔ)料庫(kù)，重新訓(xùn)練模型，進(jìn)行情感分析，以便達(dá)到更好的分析結(jié)果。系統(tǒng)要求分析直播平臺(tái)的彈幕數(shù)據(jù)，彈幕數(shù)據(jù)短小精悍，且含有較多網(wǎng)絡(luò)用語(yǔ)，場(chǎng)景非常明確，從而需要用直播平臺(tái)典型的語(yǔ)料建立語(yǔ)料庫(kù)（詞典），重新訓(xùn)練模型。

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

通過(guò)模型訓(xùn)練，初步獲得新訓(xùn)練出來(lái)的適用于系統(tǒng)業(yè)務(wù)場(chǎng)景的新模型。為了對(duì)比訓(xùn)練模型與未訓(xùn)練模型的效果，模塊事先預(yù)留了210 條測(cè)試數(shù)據(jù)（存放在Excel 表中），預(yù)留數(shù)據(jù)中122條來(lái)自網(wǎng)絡(luò)上收集的常見的網(wǎng)絡(luò)彈幕用語(yǔ)，另外88 條為直播間隨機(jī)獲取的實(shí)時(shí)彈幕數(shù)據(jù)。對(duì)于這210 條數(shù)據(jù)事先都作了人工情感標(biāo)簽標(biāo)注label（消極為-1，積極為1）。

在測(cè)試中，設(shè)置打分結(jié)果大于或等于0.5 的為“積極”情感，設(shè)置打分小于0.5 的為“消極”情感，把模型情感分析輸出grade值和模型預(yù)測(cè)的情感標(biāo)簽值predict 保存到到測(cè)試數(shù)據(jù)的Excel表中（1 對(duì)應(yīng)“積極”，-1 對(duì)應(yīng)“消極”），同時(shí)比對(duì)grade 和人工標(biāo)注的label 標(biāo)簽相同的比率（比率越高，說(shuō)明準(zhǔn)確率越高）。對(duì)未經(jīng)訓(xùn)練的模型和進(jìn)過(guò)訓(xùn)練的模型進(jìn)行測(cè)試，并保存結(jié)果。未經(jīng)訓(xùn)練模型的測(cè)試結(jié)果如圖1 所示，進(jìn)過(guò)訓(xùn)練模型的測(cè)試結(jié)果如圖2 所示。

圖1 未經(jīng)訓(xùn)練模型的測(cè)試結(jié)果圖

圖2 經(jīng)過(guò)訓(xùn)練模型的測(cè)試結(jié)果圖

2.3 模型訓(xùn)練

為了模型更加適應(yīng)系統(tǒng)的應(yīng)用場(chǎng)景，系統(tǒng)需要重新訓(xùn)練模型。模型訓(xùn)練采用基于詞典與機(jī)器學(xué)習(xí)相結(jié)合的方式進(jìn)行。對(duì)于文本分類來(lái)說(shuō)，訓(xùn)練語(yǔ)料分類的準(zhǔn)確性決定了情感分析結(jié)果的準(zhǔn)確率，從而系統(tǒng)還要求從直播平臺(tái)語(yǔ)境構(gòu)建情感詞典。

2.3.1 構(gòu)建基礎(chǔ)情感詞典

訓(xùn)練模塊從相對(duì)成熟的文本詞典基礎(chǔ)上進(jìn)一步拓展情感詞典，內(nèi)容包括現(xiàn)有成熟情感詞典、直播平臺(tái)彈幕語(yǔ)、流行網(wǎng)絡(luò)用語(yǔ)和其他網(wǎng)絡(luò)詞匯。系統(tǒng)最終采用知網(wǎng)情感詞典和搜集的網(wǎng)絡(luò)詞匯作為情感詞典。對(duì)于搜集的網(wǎng)絡(luò)詞匯，需要有人工情感標(biāo)記，另外對(duì)于知網(wǎng)情感詞典和搜集的網(wǎng)絡(luò)詞匯必須去重后才能作為最終的基礎(chǔ)情感詞典。系統(tǒng)對(duì)于最終詞典分出正面情感（正訓(xùn)練樣本）和負(fù)面情感（負(fù)訓(xùn)練樣本），經(jīng)過(guò)整理系統(tǒng)中正面情感詞典和負(fù)面情感詞典分別超過(guò)四千條。

2.3.2 訓(xùn)練模型

系統(tǒng)采用貝葉斯模型訓(xùn)練的方法，操作步驟如下：

第一步，準(zhǔn)備正負(fù)情感分類的樣本，將基礎(chǔ)情感詞典整理成一個(gè)正樣本（保存為積極訓(xùn)練.txt），和一個(gè)負(fù)樣本（保存為消極訓(xùn)練.txt）；

第二步，利用sentiment.train()方法訓(xùn)練新的模型（正樣本和負(fù)樣本作為sentiment.train()的參數(shù)傳入）；

第三步，利用sentiment.save()方法保存最近一次訓(xùn)練的模型；

第四步，利用最近一次訓(xùn)練的模型進(jìn)行情感分析，注意在采用最近一次訓(xùn)練模型進(jìn)行后續(xù)情感分析時(shí)需要修改訓(xùn)練模型的路徑（即需要正確傳入最近一次訓(xùn)練好的模型位置）。

在相同的消極測(cè)試樣本下，未訓(xùn)練的模型輸出的情感分析結(jié)果中，predict 字段標(biāo)注的值（1，-1）與人工標(biāo)注的情感標(biāo)簽值（1，-1）有很多是不一致的，即模型的準(zhǔn)確度不高，說(shuō)明沒(méi)有重新訓(xùn)練的模型（采用SnowNLP 自帶的舊模型）是不適用于本直播平臺(tái)的語(yǔ)境的；而在訓(xùn)練過(guò)后，用同樣的方式去分析，就會(huì)發(fā)現(xiàn)label 字段和predict 字段的一致性有很大的提升，積極的測(cè)試樣本同理。

通過(guò)9000 多條數(shù)據(jù)的訓(xùn)練，在200 多條數(shù)據(jù)的測(cè)試下，未訓(xùn)練時(shí)情感分析的準(zhǔn)確率為57.1%，經(jīng)過(guò)訓(xùn)練的模型情感分析準(zhǔn)確率達(dá)到85.7%。從這個(gè)結(jié)果可以得出：模型訓(xùn)練過(guò)程是有效的。

從上文可知，初步的訓(xùn)練是有成效的，后續(xù)需要對(duì)模型進(jìn)行持久的訓(xùn)練，才能讓模型情感分析效果越來(lái)越優(yōu)秀。持續(xù)化訓(xùn)練方式為每次進(jìn)行情感分析后，篩選當(dāng)次情感分析打分結(jié)果中小于0.1 的極端負(fù)面評(píng)論，將其自動(dòng)添加入消極訓(xùn)練文本，然后判斷消極訓(xùn)練文本中有無(wú)通過(guò)情感分析新寫入的語(yǔ)料，有則調(diào)用模型訓(xùn)練的方法進(jìn)行一輪模型訓(xùn)練。通過(guò)這種自動(dòng)化的訓(xùn)練機(jī)制，可以隨著系統(tǒng)的持續(xù)運(yùn)行，持續(xù)提升情感分析模型的準(zhǔn)確度。

結(jié)束語(yǔ)

從測(cè)試效果可以看出，系統(tǒng)達(dá)到了情感分析效果，但還是存在一定的局限性，由于實(shí)時(shí)獲取在線數(shù)據(jù)的速度較慢、數(shù)量不夠豐富，導(dǎo)致整體效率和效果理想；另外，樸素貝葉斯模型存在一定的問(wèn)題，比如，在模型中進(jìn)行分類決策時(shí)有差錯(cuò)率；對(duì)輸入數(shù)據(jù)的形式要求較高；它使用了樣本獨(dú)立性假設(shè)，但在人們的實(shí)際生活中，樣本的屬性其實(shí)是相關(guān)聯(lián)的。

當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)文本挖掘的研究發(fā)展迅速，其中網(wǎng)絡(luò)評(píng)論情感分析這個(gè)技術(shù)領(lǐng)域也十分熱門。隨著情感分析軟件開發(fā)日漸完善，它能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)直播平臺(tái)評(píng)論（輿論）的正確引導(dǎo)與控制，情感分析領(lǐng)域前景非常廣闊。