[926]flashtext:大规模数据清洗的利器

   日期:2024-12-18    作者:2digz 移动:http://mip.riyuangf.com/mobile/quote/7721.html

在这篇文章中,我们将介绍一种新的关键字搜索和替换的算法:Flashtext 算法。Flashtext 算法是一个高效的字符搜索和替换算法。该算法的时间复杂度不依赖于搜索或替换的字符的数量。比如,对于一个文档有 N 个字符,和一个有 M 个词的关键词库,那么时间复杂度就是 O(N) 。这个算法比我们一般的正则匹配法快很多,因为正则匹配的时间复杂度是 O(M * N)。这个算法和 Aho Corasick 算法也有一点不同,因为它不匹配子字符串。

Flashtext 算法被设计为只匹配完整的单词。比如,我们输入一个单词 {Apple},那么这个算法就不会去匹配 “I like Pineapple” 中的 apple。这个算法也被设计为首先匹配最长字符串。在举个例子,比如我们有这样一个数据集 {Machine, Learning,Machine Learning},一个文档 “I like Machine Learning”,那么我们的算法只会去匹配 “Machine Learning” ,因为这是最长匹配。

正则表达式是一种非常灵活和有用的模式匹配方式。比如我们在文本中搜索一个匹配 “d{4}”,它表示任何 4 位数字匹配,如 2017。我们利用 Python 代码可以实现这样一个功能,如下:

这里 ‘b’ 用来表示单词边界,它会去匹配特殊字符,如 ‘space’,’period’,’new line’ 等。

我们也可以使用正则表达式来制作一个标准化术语的替换脚本,比如我们可以编写一个 Python 脚本来用 “javascript” 替换 “java script”。如下:

正则表达式在一个 10k 的词库中查找 15k 个关键词的时间差不多是 0.165 秒。但是对于 Flashtext 而言只需要 0.002 秒。因此,在这个问题上 Flashtext 的速度大约比正则表达式快 82 倍。

随着我们需要处理的字符越来越多,正则表达式的处理速度几乎都是线性增加的。然而,Flashtext 几乎是一个常量。在本文中,我们将着重讨论正则表达式与 Flashtext 之间的性能区别。我们还将详细的描述 Flashtext 算法及其工作原理,和一些基准测试。

Flashtext 是一种基于 Trie 字典数据结构和 Aho Corasick 的算法。它的工作方式是,首先它将所有相关的关键字作为输入。使用这些关键字建立一个 trie 字典,如下图3所示:

start 和 eot 是两个特殊的字符,用来定义词的边界,这和我们上面提到的正则表达式是一样的。这个 trie 字典就是我们后面要用来搜索和替换的数据结构。

利用 Flashtext 进行搜索

对于输入字符串(文档),我们对字符进行逐个遍历。当我们在文档中的字符序列 <b>word<b> 匹配到字典中的 word 时(start 和 eot 分别是字符序列的开始标签和结束标签),我们认为这是一个完整匹配了。我们将匹配到的字符序列所对应的标准关键字进行输出,具体如下:

对于输入字符串,匹配到的字符序列显示为绿色,没有匹配到的字符序列显示为红色

利用 Flashtext 进行替换

对于输入字符串(文档),我们对字符进行逐个遍历它。我们先创建一个空的字符串,当我们字符序列中的 <b>word<b> 无法在 Trie 字典中找到匹配时,那么我们就简单的原始字符复制到返回字符串中。但是,当我们可以从 Trie 字典中找到匹配时,那么我们将将匹配到的字符的标准字符复制到返回字符串中。因此,返回字符串是输入字符串的一个副本,唯一的不同是替换了匹配到的字符序列,具体如下:

将输入字符串中的匹配字符进行标准替换

新增与关键词查询

Flashtext 算法那主要分为三部分,我们接下来将对每一部分进行单独分析:

其中:

当然,新增关键词还有很多招数:

匹配词归类

word就会被归类到key,就像 ,所以匹配到word,会直接显示key

与字典一样的新增方式

可以与字典一样的新增,而与 一样的效果

批量新增 —— 字典和列表

与 一样,如果匹配到values,则会返回key

查询与检索

一般用的是:还可以使用

extract_keywords返回的是匹配到的关键词,而replace_keywords是直接返回一整个句子,相当于关键词定位 + 替换:

删除关键词

KeywordProcessor的一些属性

KeywordProcessor是trie树,可以:

设置或添加字符作为单词字符的一部分,即:改变原有的关键词

关键字提取

区分大小写字母

关键字不清晰

同时添加多个关键词

删除关键字

与flashtext进行对比:

感觉,速度好像还是pyahocorasick 更快

flashtext github:https://github.com/vi3k6i5/flashtext pypi:https://pypi.org/project/flashtext/ 官方文档:https://flashtext.readthedocs.io/en/latest/ pyahocorasick github:https://github.com/WojciechMula/pyahocorasick/


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