寫這個(gè)系列的初衷在于，現(xiàn)在關(guān)于tensorflow的教程還是太少了，有也都是歪果仁寫的。比如以下幾個(gè)：
TensorFlow-Examples
tensorflow_tutorials
TensorFlow-Tutorials
Tensorflow-101
個(gè)人感覺這些教程對(duì)于新手來(lái)說(shuō)講解的并不細(xì)致，幾乎都是作者寫好了代碼放到ipython notebook上，大家下載到本地run一run，很開心地得到結(jié)果，實(shí)際并不明白為什么要這么搭建，每一步得到什么樣的結(jié)果?；蛘咦约汉芟肱@些牛人的代碼，但是官方的api文檔對(duì)于入門來(lái)說(shuō)還不夠友好，看了文檔也不太清楚，這時(shí)候十分渴望有人來(lái)指導(dǎo)一把。
因此我就萌生了寫一個(gè)”手把手&零門檻的tensorflow中文教程”的想法。希望更多的人能了解deep learning和tensorflow，大家多多提意見，多多交流！
今天來(lái)解讀的代碼還是基于CNN來(lái)實(shí)現(xiàn)文本分類，這個(gè)問題很重要的一步是原始數(shù)據(jù)的讀取和預(yù)處理，詳細(xì)代碼參看
(1) load data and labels
實(shí)驗(yàn)用到的數(shù)據(jù)是爛番茄上的moview reviews，先看看提供的數(shù)據(jù)長(zhǎng)什么樣
sorry, 圖片缺失
可以看到，每一行是一條review，數(shù)據(jù)進(jìn)行過(guò)初步的處理，但是類似于”doesn’t/it’s”這種并沒有進(jìn)行分割。后面會(huì)講到這個(gè)問題。

def load_data_and_labels():
    """
    Loads MR polarity data from files, splits the data into words and generates labels.
    Returns split sentences and labels.
    """
    # Load data from files
    positive_examples = list(open("./data/rt-polaritydata/rt-polarity.pos", "r").readlines())
    positive_examples = [s.strip() for s in positive_examples]
    negative_examples = list(open("./data/rt-polaritydata/rt-polarity.neg", "r").readlines())
    negative_examples = [s.strip() for s in negative_examples]
    # Split by words
    x_text = positive_examples + negative_examples
    x_text = [clean_str(sent) for sent in x_text]
    x_text = [s.split(" ") for s in x_text]
    # Generate labels
    positive_labels = [[0, 1] for _ in positive_examples]
    negative_labels = [[1, 0] for _ in negative_examples]
    y = np.concatenate([positive_labels, negative_labels], 0)
    return [x_text, y]
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這個(gè)函數(shù)的作用是從文件中加載positive和negative數(shù)據(jù)，將它們組合在一起，并對(duì)每個(gè)句子都進(jìn)行分詞，因此x_text是一個(gè)二維列表，存儲(chǔ)了每個(gè)review的每個(gè)word；它們對(duì)應(yīng)的labels也組合在一起，由于labels實(shí)際對(duì)應(yīng)的是二分類輸出層的兩個(gè)神經(jīng)元，因此用one-hot編碼成0/1和1/0，然后返回y。
其中，f.readlines()的返回值就是一個(gè)list，每個(gè)元素都是一行文本（str類型，結(jié)尾帶有”\n”），因此其實(shí)不需要在外層再轉(zhuǎn)換成list()
用s.strip()函數(shù)去掉每個(gè)sentence結(jié)尾的換行符和空白符。
去除了換行符之后，由于剛才提到的問題，每個(gè)sentence還需要做一些操作（具體在clean_str()函數(shù)中），將標(biāo)點(diǎn)符號(hào)和縮寫等都分割開來(lái)。英文str最簡(jiǎn)潔的分詞方式就是按空格split，因此我們只需要將各個(gè)需要分割的部位都加上空格，然后對(duì)整個(gè)str調(diào)用split(“ “)函數(shù)即可完成分詞。
labels的生成也類似。

(2) padding sentence

def pad_sentences(sentences, padding_word="<PAD/>"):
    """
    Pads all sentences to the same length. The length is defined by the longest sentence.
    Returns padded sentences.
    """
    sequence_length = max(len(x) for x in sentences)
    padded_sentences = []
    for i in range(len(sentences)):
        sentence = sentences[i]
        num_padding = sequence_length - len(sentence)
        new_sentence = sentence + [padding_word] * num_padding
        padded_sentences.append(new_sentence)
    return padded_sentences
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為什么要對(duì)sentence進(jìn)行padding？
因?yàn)門extCNN模型中的input_x對(duì)應(yīng)的是tf.placeholder，是一個(gè)tensor，shape已經(jīng)固定好了，比如[batch, sequence_len]，就不可能對(duì)tensor的每一行都有不同的長(zhǎng)度，因此需要找到整個(gè)dataset中最長(zhǎng)的sentence的長(zhǎng)度，然后在不足長(zhǎng)度的句子的末尾加上padding words，以保證input sentence的長(zhǎng)度一致。

由于在load_data函數(shù)中，得到的是一個(gè)二維列表來(lái)存儲(chǔ)每個(gè)sentence數(shù)據(jù)，因此padding_sentences之后，仍以這樣的形式返回。只不過(guò)每個(gè)句子列表的末尾可能添加了padding word。

(3) build vocabulary

def build_vocab(sentences):
    """
    Builds a vocabulary mapping from word to index based on the sentences.
    Returns vocabulary mapping and inverse vocabulary mapping.
    """
    # Build vocabulary
    word_counts = Counter(itertools.chain(*sentences))
    # Mapping from index to word
    vocabulary_inv = [x[0] for x in word_counts.most_common()]
    vocabulary_inv = list(sorted(vocabulary_inv))
    # Mapping from word to index
    vocabulary = {x: i for i, x in enumerate(vocabulary_inv)}
    return [vocabulary, vocabulary_inv]
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我們知道，collections模塊中的Counter可以實(shí)現(xiàn)詞頻的統(tǒng)計(jì)，例如：

import collections
sentence = ["i", "love", "mom", "mom", "loves", "me"]
collections.Counter(sentence)
>>> Counter({'i': 1, 'love': 1, 'loves': 1, 'me': 1, 'mom': 2})
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Counter接受的參數(shù)是iterable，但是現(xiàn)在有多個(gè)句子列表，如何將多個(gè)sentence word list中的所有word由一個(gè)高效的迭代器生成呢？
這就用到了itertools.chain(*iterables)，具體用法參考這里

將多個(gè)迭代器作為參數(shù), 但只返回單個(gè)迭代器, 它產(chǎn)生所有參數(shù)迭代器的內(nèi)容, 就好像他們是來(lái)自于一個(gè)單一的序列.

由此可以得到整個(gè)數(shù)據(jù)集上的詞頻統(tǒng)計(jì)，word_counts。
但是要建立字典vocabulary，就需要從word_counts中提取出每個(gè)pair的第一個(gè)元素也就是word（相當(dāng)于Counter在這里做了一個(gè)去重的工作），不需要根據(jù)詞頻建立vocabulary，而是根據(jù)word的字典序，所以對(duì)vocabulary進(jìn)行一個(gè)sorted，就得到了字典順序的word list。首字母小的排在前面。
再建立一個(gè)dict，存儲(chǔ)每個(gè)word對(duì)應(yīng)的index，也就是vocabulary變量。

(4) build input data

def build_input_data(sentences, labels, vocabulary):
    """
    Maps sentencs and labels to vectors based on a vocabulary.
    """
    x = np.array([[vocabulary[word] for word in sentence] for sentence in sentences])
    y = np.array(labels)
    return [x, y]
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由上面兩個(gè)函數(shù)我們得到了所有sentences分詞后的二維列表，sentences對(duì)應(yīng)的labels，還有查詢每個(gè)word對(duì)應(yīng)index的vocabulary字典。
但是??！想一想，當(dāng)前的sentences中存儲(chǔ)的是一個(gè)個(gè)word字符串，數(shù)據(jù)量大時(shí)很占內(nèi)存，因此，最好存儲(chǔ)word對(duì)應(yīng)的index，index是int，占用空間就小了。
因此就利用到剛生成的vocabulary，對(duì)sentences的二維列表中每個(gè)word進(jìn)行查詢，生成一個(gè)word index構(gòu)成的二維列表。最后將這個(gè)二維列表轉(zhuǎn)化成numpy中的二維array。
對(duì)應(yīng)的lables因?yàn)橐呀?jīng)是0,1的二維列表了，直接可以轉(zhuǎn)成array。
轉(zhuǎn)成array后，就能直接作為cnn的input和labels使用了。

(5) load data

def load_data():
    """
    Loads and preprocessed data for the MR dataset.
    Returns input vectors, labels, vocabulary, and inverse vocabulary.
    """
    # Load and preprocess data
    sentences, labels = load_data_and_labels()
    sentences_padded = pad_sentences(sentences)
    vocabulary, vocabulary_inv = build_vocab(sentences_padded)
    x, y = build_input_data(sentences_padded, labels, vocabulary)
    return [x, y, vocabulary, vocabulary_inv]
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最后整合上面的各部分處理函數(shù)，

1.首先從文本文件中加載原始數(shù)據(jù)，一開始以sentence形式暫存在list中，然后對(duì)每個(gè)sentence進(jìn)行clean_str，并且分詞，得到word為基本單位的二維列表sentences，labels對(duì)應(yīng)[0,1]和[1,0]
2.找到sentence的最大長(zhǎng)度，對(duì)于長(zhǎng)度不足的句子進(jìn)行padding
3.根據(jù)數(shù)據(jù)建立詞匯表，按照字典序返回，且得到每個(gè)word對(duì)應(yīng)的index。
4.將str類型的二維列表sentences，轉(zhuǎn)成以int為類型的sentences，并返回二維的numpy array作為模型的input和labels供后續(xù)使用。
(6) generate batch

def batch_iter(data, batch_size, num_epochs, shuffle=True):
    """
    Generates a batch iterator for a dataset.
    """
    data = np.array(data)
    data_size = len(data)
    num_batches_per_epoch = int(len(data)/batch_size) + 1
    for epoch in range(num_epochs):
        # Shuffle the data at each epoch
        if shuffle:
            shuffle_indices = np.random.permutation(np.arange(data_size))
            shuffled_data = data[shuffle_indices]
        else:
            shuffled_data = data
        for batch_num in range(num_batches_per_epoch):
            start_index = batch_num * batch_size
            end_index = min((batch_num + 1) * batch_size, data_size)
            yield shuffled_data[start_index:end_index]
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這個(gè)函數(shù)的作用是在整個(gè)訓(xùn)練時(shí)，定義一個(gè)batches = batch_iter(…)，整個(gè)訓(xùn)練過(guò)程中就只需要for循環(huán)這個(gè)batches即可對(duì)每一個(gè)batch數(shù)據(jù)進(jìn)行操作了。