mahout中bayes分类分析—1

根据http://blog.163.com/jiayouweijiewj@126/blog/static/17123217720113115027394/进行了bayes学习分析,部分内容做了更改:

首先解释下 TFIDF原理:

 TF-IDF(term frequency–inverse document frequency)是一种用于资讯检索与资讯探勘的常用加权技术。TF-IDF是一种统计方法,用以评估一字词对于一个文件集或一个语料库中的其中一份 文件的重要程度。字词的重要性随着它在文件中出现的次数成正比增加,但同时会随着它在语料库中出现的频率成反比下降。TF-IDF加权的各种形式常被搜寻 引擎应用,作为文件与用户查询之间相关程度的度量或评级。除了TF-IDF以外,因特网上的搜寻引擎还会使用基于连结分析的评级方法,以确定文件在搜寻结 果中出现的顺序。

  TFIDF的主要思想是:如果某个词或短语在一篇文章中出现的频率TF高,并且在其他文章中很 少出现,则认为此词或者短语具有很好的类别区分能力,适合用来分类。TFIDF实际上是:TF * IDF,TF词频(Term Frequency),IDF反文档频率(Inverse Document Frequency)。TF表示词条在文档d中出现的频率。IDF的主要思想是:如果包含词条t的文档越少,也就是n越小,IDF越大,则说明词条t具有 很好的类别区分能力。如果某一类文档C中包含词条t的文档数为m,而其它类包含t的文档总数为k,显然所有包含t的文档数n=m+k,当m大的时候,n也 大,按照IDF公式得到的IDF的值会小,就说明该词条t类别区分能力不强。但是实际上,如果一个词条在一个类的文档中频繁出现,则说明该词条能够很好代 表这个类的文本的特征,这样的词条应该给它们赋予较高的权重,并选来作为该类文本的特征词以区别与其它类文档。这就是IDF的不足之处.

原理

  在一份给定的文件里,词频 (term frequency, TF) 指的是某一个给定的词语在该文件中出现的次数。这个数字通常会被归一化,以防止它偏向长的文件。(同一个词语在长文件里可能会比短文件有更高的词频,而不管该词语重要与否。)   逆向文件频率 (inverse document frequency, IDF) 是一个词语普遍重要性的度量。某一特定词语的IDF,可以由总文件数目除以包含该词语之文件的数目,再将得到的商取对数得到。   某一特定文件内的高词语频率,以及该词语在整个文件集合中的低文件频率,可以产生出高权重的TF-IDF。因此,TF-IDF倾向于过滤掉常见的词语,保留重要的词语



实现包括三部分:The Trainer(训练器)、The Model(模型)、The Classifier(分类器)

1、训练

首先, 要对输入数据进行预处理,转化成Bayes M/R job 读入数据要求的格式,即训练器输入的数据是 KeyValueTextInputFormat 格式,第一个字符是类标签,剩余的是特征属性(即单词)。以 20 个新闻的例子来说,从官网上下载的原始数据是一个分类目录,下面每个文件夹名就是类标签,里面是属于此类的一些文档(一个文件是一篇文章)。 mahout 通过 org.apache.mahout.classifier.bayes.PrepareTwentyNewsgroups 对数据进行预处理,完成的工作是对于原始的一个分类目录下面的所有文件,依次遍历,并将目录名作为类别名,就这样完成了 inputDir -- >outputFile 的转变。如果要处理 html 文件的话,那么就需要在 BayesFileFormatter 调用 html clean extract body text 的过程,生成 cleaned text

PrepareTwentyNewsgroups调用 org.apache.mahout.classifier.BayesFileFormatter org.apache.lucene.analysis.standard.StandardAnalyzer 进行分析处理,将数据转换成了:类标签作为一个文件的名字,文件里每一个行(一个回车算一行)是包含在此类中的一篇文章(格式是:类标签 一篇文章中的所有单词)。

BayesFileFormatter的作用是把一个目录里的所有文件转换成一个文件, label \t content 其中的文件内容全部经过 tokenize ,词之间加入空格,存入 content BayesFileFormatter.collapse 的作用是将一个目录的所有文件加上 label 处理成 MapReduce 所需要的按行处理的文件格式 , 变成 1 个文件。

其次, 调用org.apache.mahout.classifier.bayes.TrainClassifier 进行训练,结果生成 newsmodel

这个类会根据命令行参数调用两个训练器: trainCNaiveBayes trainNaiveBayes ,其中trainCNaiveBayes 函数调用 CBayesDriver 类; trainNaiveBayes 调用 BayesDriver 类。

这里只分析org.apache.mahout.classifier.bayes.mapreduce.bayes.BayesDriver 类,它实现了 BayesJob 接口,在 runJob 函数里调用 4 map/reduce 作业类:

第一个:BayesFeatureDriver 负责 Read the features in each document normalized by length of each document

第二个:BayesTfIdfDriver 负责 Calculate the TfIdf for each word in each label

第三个:BayesWeightSummerDriver 负责 alculate the Sums of weights for each label, for each feature

第四个:BayesThetaNormalizerDriver 负责: Calculate the normalization factor Sigma_W_ij for each complement class

20-news 的例子分别分析这四个类:

BayesFeatureDriver

所在包:package org.apache.mahout.classifier.bayes.mapreduce.common;

输入格式:KeyValueTextInputFormat.class

输出格式:BayesFeatureOutputFormat.class

输出key 类型: StringTuple.class

输出value 类型: DoubleWritable.class

Map BayesFeatureMapper.class

Reduce BayesFeatureReducer.class

注意:BayesFeatureDriver 可以独立运行,默认的输入和输出:/home/drew/mahout/bayes/20news-  input /home/drew/mahout/bayes/20-news-features

只要在 hdfs上存在输入路径,运行完成后会有输出

input=new Path("/home/drew/mahout/bayes/20news-input");

output=new Path("/home/drew/mahout/bayes/20-news-features");

p=new BayesParameters(1) gramsize默认为 1

BayesFeatureOutputFormat继承了 MultipleOutputFormat ,定义了产生的四个文件路径及名字,文件的格式还是 SequenceFileOutputFormat.

$OUTPUT/trainer-wordFreq

$OUTPUT/trainer-termDocCount

$OUTPUT/trainer-featureCount

$OUTPUT/trainer- docCount

BayesFeatureMapper的输出为:

一行一个map,根据数据处理的格式即一篇文章一个map,以下的label指类标签,token是属性即单词,dKJ是某token在本篇文章中出现的次数,∑dKJ 2 是本篇文章中所有token出现次数的平方和,以下及后面的表格是觉得看着清楚自己画的,输出时只是里面的内容,例如:_WT,label,token空格value的值

 

key

value

_WT,label,token

L og[(1.0+dKJ)/(∑dKJ 2 1/2 ]即为某词在一个文档中的TF值

通俗点就是: L og[(1.0+某属性在本篇文章中出现的次数)/(本篇文章中所有属性出现次数的平方和) 1/2 ]

_DF,label,token

1.0出现的 文档

_FC,token

1.0 出现的 文档

_LC,label

1.0 出现的 文档

BayesFeatureReducer的输出为:

相同的key 放在一个 reduce 里执行合并

 

key

value

输出

_WT,label,token

L og[(1.0+dKJ)/(∑dKJ 2 1/2 ]即某类中某属性的TF值

trainer-wordFreq

_DF,label,token

某label中出现某token的文档数

trainer-termDocCount

_FC,token

所有训练集文章中出现某token的文档数

trainer-featureCount

_LC,label

某label下的文档数

trainer- docCount

_FT,token

与_FC的value一样

没输出且只在mhaout-0.4里出现这部分计算,0.3里没有

 

BayesTfIdfDriver

输入格式:SequenceFileInputFormat.class

输出格式:BayesTfIdfOutPutFormat.class

输出key 类型: StringTuple.class

输出value 类型: DoubleWritable.class

输入路径:就是第一个map/reduce 生成的 trainer-wordFreq trainer-termDocCount trainer-featureCount 文件

输出:trainer-tfIdf 文件

Map BayesTfIdfMapper.class

Reduce BayesTfIdfReducer.class

根据BayesFeatureReducer 的输出文件计算 TF-IDF 值,但是只调用了以上的 trainer-wordFreq trainer-termDocCount trainer-featureCount 三个文件,计算完毕后生成两个文件 trainer-tfIdf trainer- vocabCount BayesTfIdfOutPutFormat 里有)。 最后在BayesDriver里会删除这些中间文件

 Path docCountOutPath = new Path(output, "trainer-docCount");
    HadoopUtil.delete(conf, docCountOutPath);

BayesTfIdfMapper的输出为:

TF值是调用 trainer-wordFreq 中的value

Idf=某类下的文档数 / 某类下出现该 token 的文档数

其中某类下出现该token 的文档数是调用 trainer-termDocCount 中的value

 

key

value

_WT,label,token

TF值

_WT,label,token

logidf

_FS

1.0

 

BayesTfIdfReducer 的输出为:

 

key

value

输出

_WT,label,token

TF × logidf

trainer- tfidf

_FS

属性总数

trainer- VocabCount

 

BayesWeightSummerDriver

输入文件格式:SequenceFileInputFormat.class

输出文件格式:BayesWeightSummerOutputFormat.class

输出key StringTuple.class

输出value DoubleWritable.class

输入路径:是第二个map/reduce 生成的 trainer-tfIdf 文件

输出:trainer-weights 文件

Map BayesWeightSummerMapper.class

Reduce BayesWeightSummerReducer.class

这里只调用了第二个map/reduce 生成的 trainer-tfIdf ,没有调 trainer- VocabCount

BayesWeightSummerMapper的输出为:

 

key

value

_SJ,token

TFIdf值

_SK,label

TFIdf值

_SJSK

TFIdf值

 

BayesWeightSummerReducer 的输出为:

 

key

value

输出

_SJ,token

某属性的全部TFIdf总和

Sigma_j

_SK,label

某类下的所有属性的TFIdf总和

Sigma_k

_SJSK

所有的TFIdf值

Sigma_kSigma_j

 

BayesThetaNormalizerDriver

输入文件格式:SequenceFileInputFormat.class

输出文件格式:SequenceFileOutputFormat.class

输出key StringTuple.class

输出value DoubleWritable.class

输入路径: 第二个map/reduce 生成的 trainer-tfIdf/ 下的 trainer-tfIdf trainer- VocabCount,以及 trainer-weights/ Sigma_k Sigma_kSigma_ j

输出:trainer-thetaNormalizer 文件

BayesWeightSummerMapper的输出为:

Log里的分子中 TFIdf是某类下某属性的TFIdf值,分母中 VocabCount是属性总数

 

key

value

_LTN,label

Log[(TFIdf+1.0)/(sigma_k+ VocabCount )]

 

BayesWeightSummerReducer 的输出为:

Map 的结果合并

 

key

value

_LTN,label

ΣLog[(TFIdf+1.0)/(sigma_k+ VocabCount )]

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转载自lbxhappy.iteye.com/blog/1735370