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textdistance

Python文本距离和相似度计算库

TextDistance是一个计算序列距离和相似度的Python库。它实现了30多种算法,包括编辑距离、基于令牌、基于序列、基于压缩和语音等类型。该库支持纯Python实现,可比较多个序列,并提供NumPy加速选项。TextDistance接口简单灵活,适用于各种文本分析和字符串比较任务。

TextDistance

TextDistance 标志

构建状态 PyPI 版本 状态 许可证

TextDistance -- 一个用于通过多种算法比较两个或多个序列之间距离的 Python 库。

特点:

  • 30多种算法
  • 纯 Python 实现
  • 使用简单
  • 可比较两个以上的序列
  • 一些算法在同一个类中有多种实现
  • 可选择使用 numpy 以获得最高速度

算法

基于编辑的算法

算法函数
汉明距离Hamminghamming
MLIPNSMLIPNSmlipns
莱文斯坦距离Levenshteinlevenshtein
德默劳-莱文斯坦距离DamerauLevenshteindamerau_levenshtein
Jaro-Winkler 距离JaroWinklerjaro_winkler, jaro
Strcmp95StrCmp95strcmp95
Needleman-Wunsch 算法NeedlemanWunschneedleman_wunsch
Gotoh 算法Gotohgotoh
Smith-Waterman 算法SmithWatermansmith_waterman

基于标记的算法

算法函数
Jaccard 指数Jaccardjaccard
Sørensen–Dice 系数Sorensensorensen, sorensen_dice, dice
Tversky 指数Tverskytversky
重叠系数Overlapoverlap
Tanimoto 距离Tanimototanimoto
余弦相似度Cosinecosine
Monge-ElkanMongeElkanmonge_elkan
Bag 距离Bagbag

基于序列的算法

算法函数
最长公共子序列相似度LCSSeqlcsseq
最长公共子串相似度LCSStrlcsstr
Ratcliff-Obershelp 相似度RatcliffObershelpratcliff_obershelp

基于压缩的算法

标准化压缩距离使用不同的压缩算法。

经典压缩算法:

算法函数
算术编码ArithNCDarith_ncd
RLERLENCDrle_ncd
BWT RLEBWTRLENCDbwtrle_ncd

普通压缩算法:

算法函数
平方根SqrtNCDsqrt_ncd
EntropyNCDentropy_ncd

正在开发中的算法,将两个字符串作为位数组进行比较:

算法函数
BZ2BZ2NCDbz2_ncd
LZMALZMANCDlzma_ncd
ZLibZLIBNCDzlib_ncd

更多关于 NCD 的详细信息,请参阅博客文章

语音算法

算法函数
MRAMRAmra
EditexEditexeditex

简单算法

算法函数
前缀相似度Prefixprefix
后缀相似度Postfixpostfix
长度距离Lengthlength
相同性相似度Identityidentity
矩阵相似度Matrixmatrix

安装

稳定版

仅安装纯 Python 实现:

pip install textdistance

安装额外库以获得最高速度:

pip install "textdistance[extras]"

安装所有库(用于基准测试测试):

pip install "textdistance[benchmark]"

安装特定算法的额外库:

pip install "textdistance[Hamming]"

可用额外库的算法:DamerauLevenshteinHammingJaroJaroWinklerLevenshtein

开发版

通过 pip 安装:

pip install -e git+https://github.com/life4/textdistance.git#egg=textdistance

或克隆仓库并安装一些额外库:

git clone https://github.com/life4/textdistance.git
pip install -e ".[benchmark]"

使用方法

所有算法都有两种接口:

  1. 带有算法特定参数的类,用于自定义。
  2. 带有默认参数的类实例,用于快速简单使用。

所有算法都有一些共同的方法:

  1. .distance(*sequences) -- 计算序列之间的距离。
  2. .similarity(*sequences) -- 计算序列的相似度。
  3. .maximum(*sequences) -- 距离和相似度的最大可能值。对于任何序列:distance + similarity == maximum
  4. .normalized_distance(*sequences) -- 序列之间的标准化距离。返回值是 0 到 1 之间的浮点数,其中 0 表示相等,1 表示完全不同。
  5. .normalized_similarity(*sequences) -- 序列的标准化相似度。返回值是 0 到 1 之间的浮点数,其中 0 表示完全不同,1 表示相等。

最常用的初始化参数:

  1. qval -- 用于将序列分割成 q-gram 的 q 值。可能的值:
    • 1(默认)-- 按字符比较序列。
    • 2 或更多 -- 将序列转换为 q-gram。
    • None -- 按单词分割序列。
  2. as_set -- 用于基于标记的算法:
    • True -- tttt 被视为相等。
    • False(默认)-- tttt 被视为不同。

示例

汉明距离为例:

import textdistance

textdistance.hamming('test', 'text')
# 1

textdistance.hamming.distance('test', 'text')
# 1

textdistance.hamming.similarity('test', 'text')
# 3
textdistance.hamming.normalized_distance('test', 'text')
# 0.25

textdistance.hamming.normalized_similarity('test', 'text')
# 0.75

textdistance.Hamming(qval=2).distance('test', 'text')
# 2

所有其他算法都有相同的接口。

文章

一些介绍如何在实际中使用textdistance的文章:

额外库

对于主要算法,如果可用(安装在你的系统中)且可能(该实现可以比较这种类型的序列),textdistance会尝试调用已知的外部库(按速度从快到慢排序)。安装带有extras的textdistance以使用此功能。

你可以通过在初始化时传递external=False参数来禁用此功能:

import textdistance
hamming = textdistance.Hamming(external=False)
hamming('text', 'testit')
# 3

支持的库:

  1. Distance
  2. jellyfish
  3. py_stringmatching
  4. pylev
  5. Levenshtein
  6. pyxDamerauLevenshtein

算法:

  1. DamerauLevenshtein
  2. Hamming
  3. Jaro
  4. JaroWinkler
  5. Levenshtein

基准测试

不安装extras:

算法时间
DamerauLevenshteinrapidfuzz0.00312
DamerauLevenshteinjellyfish0.00591
DamerauLevenshteinpyxdameraulevenshtein0.03335
DamerauLevenshteintextdistance0.83524
HammingLevenshtein0.00038
Hammingrapidfuzz0.00044
Hammingjellyfish0.00091
Hammingdistance0.00812
Hammingtextdistance0.03531
Jarorapidfuzz0.00092
Jarojellyfish0.00191
Jarotextdistance0.07365
JaroWinklerrapidfuzz0.00094
JaroWinklerjellyfish0.00195
JaroWinklertextdistance0.07501
Levenshteinrapidfuzz0.00099
LevenshteinLevenshtein0.00122
Levenshteinjellyfish0.00254
Levenshteinpylev0.15688
Levenshteindistance0.28669
Levenshteintextdistance0.53902

总计: 24个库。

是的,速度很慢。在生产环境中使用TextDistance时只安装extras。

Textdistance使用基准测试结果来优化算法,并尝试首先调用最快的外部库(如果可能的话)。

你可以在自己的系统上手动运行基准测试:

pip install textdistance[benchmark]
python3 -m textdistance.benchmark

TextDistance会显示你系统的基准测试结果表,并将库优先级保存到TextDistance文件夹中的libraries.json文件中。textdistance将使用此文件来调用最快的算法实现。默认的libraries.json已包含在包中。

运行测试

你只需要task。查看Taskfile.yml以获取可用命令列表。例如,要运行包括第三方库使用在内的测试,执行task pytest-external:run

贡献

欢迎提交PR!

  • 发现bug? 修复它!
  • 想添加更多算法? 当然可以! 只需使用与库中其他算法相同的接口实现,并添加一些测试。
  • 能让某些东西更快? 太棒了! 只需避免外部依赖,并记住一切不仅应该适用于字符串。
  • 其他你认为不错的东西? 去做吧! 只要确保CI通过,并且README中的所有内容仍然适用(接口、功能等)。
  • 没时间编码? 告诉你的朋友和订阅者关于textdistance的事。更多用户,更多贡献,更多惊人的功能。

谢谢 :heart:

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