第三节:论文代码统计-学习笔记
任务说明
- 任务主题:论文代码统计,统计所有论文出现代码的相关统计;
- 任务内容:使用正则表达式统计代码连接、页数和图表数据;
- 任务成果:学习正则表达式统计;
数据处理步骤
在原始arxiv数据集中作者经常会在论文的comments
或abstract
字段中给出具体的代码链接,所以我们需要从这些字段里面找出代码的链接。
- 确定数据出现的位置;
- 使用正则表达式完成匹配;
- 完成相关的统计;
正则表达式
正则表达式(regular expression)描述了一种字符串匹配的模式(pattern),可以用来检查一个串是否含有某种子串、将匹配的子串替换或者从某个串中取出符合某个条件的子串等。
普通字符:大写和小写字母、所有数字、所有标点符号和一些其他符号
字符 | 描述 |
---|---|
[ABC] | 匹配 […] 中的所有字符,例如 [aeiou] 匹配字符串 “google runoob taobao” 中所有的 e o u a 字母。 |
[^ABC] | 匹配除了 […] 中字符的所有字符,例如 [^aeiou] 匹配字符串 “google runoob taobao” 中除了 e o u a 字母的所有字母。 |
[A-Z] | [A-Z] 表示一个区间,匹配所有大写字母,[a-z] 表示所有小写字母。 |
. | 匹配除换行符(\n、\r)之外的任何单个字符,相等于 [^\n\r]。 |
[\s\S] | 匹配所有。\s 是匹配所有空白符,包括换行,\S 非空白符,包括换行。 |
\w | 匹配字母、数字、下划线。等价于 [A-Za-z0-9_] |
特殊字符:有特殊含义的字符
特别字符 | 描述 |
---|---|
( ) | 标记一个子表达式的开始和结束位置。子表达式可以获取供以后使用。要匹配这些字符,请使用 ( 和 )。 |
* | 匹配前面的子表达式零次或多次。要匹配 * 字符,请使用 *。 |
+ | 匹配前面的子表达式一次或多次。要匹配 + 字符,请使用 +。 |
. | 匹配除换行符 \n 之外的任何单字符。要匹配 . ,请使用 . 。 |
[ | 标记一个中括号表达式的开始。要匹配 [,请使用 [。 |
? | 匹配前面的子表达式零次或一次,或指明一个非贪婪限定符。要匹配 ? 字符,请使用 ?。 |
\ | 将下一个字符标记为或特殊字符、或原义字符、或向后引用、或八进制转义符。例如, ‘n’ 匹配字符 ‘n’。’\n’ 匹配换行符。序列 ‘\’ 匹配 “”,而 ‘(’ 则匹配 “(”。 |
^ | 匹配输入字符串的开始位置,除非在方括号表达式中使用,当该符号在方括号表达式中使用时,表示不接受该方括号表达式中的字符集合。要匹配 ^ 字符本身,请使用 ^。 |
{ | 标记限定符表达式的开始。要匹配 {,请使用 {。 |
\ | 指明两项之间的一个选择。要匹配 ,请使用 \。 |
限定符
字符 | 描述 |
---|---|
* | 匹配前面的子表达式零次或多次。例如,zo* 能匹配 “z” 以及 “zoo”。* 等价于{0,}。 |
+ | 匹配前面的子表达式一次或多次。例如,‘zo+’ 能匹配 “zo” 以及 “zoo”,但不能匹配 “z”。+ 等价于 {1,}。 |
? | 匹配前面的子表达式零次或一次。例如,“do(es)?” 可以匹配 “do” 、 “does” 中的 “does” 、 “doxy” 中的 “do” 。? 等价于 {0,1}。 |
{n} | n 是一个非负整数。匹配确定的 n 次。例如,‘o{2}’ 不能匹配 “Bob” 中的 ‘o’,但是能匹配 “food” 中的两个 o。 |
{n,} | n 是一个非负整数。至少匹配n 次。例如,‘o{2,}’ 不能匹配 “Bob” 中的 ‘o’,但能匹配 “foooood” 中的所有 o。‘o{1,}’ 等价于 ‘o+’。‘o{0,}’ 则等价于 ‘o*’。 |
{n,m} | m 和 n 均为非负整数,其中n <= m。最少匹配 n 次且最多匹配 m 次。例如,“o{1,3}” 将匹配 “fooooood” 中的前三个 o。‘o{0,1}’ 等价于 ‘o?’。请注意在逗号和两个数之间不能有空格。 |
具体代码实现以及讲解
首先我们来统计论文页数,也就是在comments
字段中抽取pages和figures和个数,首先完成字段读取。
# 导入所需的包
import seaborn as sns #用于画图
from bs4 import BeautifulSoup #用于爬取arxiv的数据
import re #用于正则表达式,匹配字符串的模式
import requests #用于网络连接,发送网络请求,使用域名获取对应信息
import json #读取数据,我们的数据为json格式的
import pandas as pd #数据处理,数据分析
import matplotlib.pyplot as plt #画图工具
'''定义读取文件的函数path: 文件路径columns: 需要选择的列count: 读取行数'''
def readArxivFile(path, columns=['id', 'submitter', 'authors', 'title', 'comments', 'journal-ref', 'doi','report-no', 'categories', 'license', 'abstract', 'versions','update_date', 'authors_parsed'], count=None):data = []with open(path, 'r') as f: for idx, line in enumerate(f): if idx == count:breakd = json.loads(line)d = {col : d[col] for col in columns}data.append(d)data = pd.DataFrame(data)return datadata = readArxivFile('arxiv-metadata-oai-snapshot.json', ['id', 'abstract', 'categories', 'comments'])
data.head()
id | abstract | categories | comments | |
---|---|---|---|---|
0 | 0704.0001 | A fully differential calculation in perturba... | hep-ph | 37 pages, 15 figures; published version |
1 | 0704.0002 | We describe a new algorithm, the $(k,\ell)$-... | math.CO cs.CG | To appear in Graphs and Combinatorics |
2 | 0704.0003 | The evolution of Earth-Moon system is descri... | physics.gen-ph | 23 pages, 3 figures |
3 | 0704.0004 | We show that a determinant of Stirling cycle... | math.CO | 11 pages |
4 | 0704.0005 | In this paper we show how to compute the $\L... | math.CA math.FA | None |
对pages进行抽取:
# 使用正则表达式匹配,XX pages,新生成pages列
# [1-9]第一个数字,[0-9]第二个数字,* 匹配前面的子表达式零次或多次
data['pages'] = data['comments'].apply(lambda x: re.findall('[1-9][0-9]* pages', str(x)))
data.head()
# 这里不太能理解figures这列 怎么出来的。
id | abstract | categories | comments | pages | figures | |
---|---|---|---|---|---|---|
0 | 0704.0001 | A fully differential calculation in perturba... | hep-ph | 37 pages, 15 figures; published version | [37 pages] | 15.0 |
2 | 0704.0003 | The evolution of Earth-Moon system is descri... | physics | 23 pages, 3 figures | [23 pages] | 3.0 |
5 | 0704.0006 | We study the two-particle wave function of p... | cond-mat | 6 pages, 4 figures, accepted by PRA | [6 pages] | 4.0 |
9 | 0704.0010 | Partial cubes are isometric subgraphs of hyp... | math | 36 pages, 17 figures | [36 pages] | 17.0 |
15 | 0704.0016 | In this work, we evaluate the lifetimes of t... | hep-ph | 17 pages, 3 figures and 1 table | [17 pages] | 3.0 |
# 将问题拆出来看,上个cell的操作应该是以下的结果,不应该有figures这列。
# 如果有这列应该是还需要增加同样的正则操作,命名为data['figures']
l= "37 pages, 15 figures; published version"
re.findall('[1-9][0-9]* pages',str(l))
['37 pages']
# 筛选出有pages的论文
data = data[data['pages'].apply(len) > 0]# 由于匹配得到的是一个list,如['19 pages'],需要进行转换
data['pages'] = data['pages'].apply(lambda x: float(x[0].replace(' pages', '')))
data.dtypes # 查看类型
id object
abstract object
categories object
comments object
pages float64
figures float64
dtype: object
# 对pages进行统计
data['pages'].describe().astype(int)# 转化为整数类型
count 1089180
mean 17
std 22
min 1
25% 8
50% 13
75% 22
max 11232
Name: pages, dtype: int32
统计结果:论文平均的页数为17页,75%的论文在22页以内,最长的论文有11232页。
接下来按照分类统计论文页数,选取了论文的第一个类别的主要类别:
%matplotlib inline # 将图形展示到notebook里
# 选择主要类别
data['categories'] = data['categories'].apply(lambda x: x.split(' ')[0])
data['categories'] = data['categories'].apply(lambda x: x.split('.')[0])# 每类论文的平均页数
plt.figure(figsize=(12, 6))
data.groupby(['categories'])['pages'].mean().plot(kind='bar')
接下来对论文图表个数进行抽取:
data['figures'] = data['comments'].apply(lambda x: re.findall('[1-9][0-9]* figures', str(x)))
data = data[data['figures'].apply(len) > 0]
data['figures'] = data['figures'].apply(lambda x: float(x[0].replace(' figures', '')))
data.head()
id | abstract | categories | comments | pages | figures | |
---|---|---|---|---|---|---|
0 | 0704.0001 | A fully differential calculation in perturba... | hep-ph | 37 pages, 15 figures; published version | 37.0 | 15.0 |
2 | 0704.0003 | The evolution of Earth-Moon system is descri... | physics | 23 pages, 3 figures | 23.0 | 3.0 |
5 | 0704.0006 | We study the two-particle wave function of p... | cond-mat | 6 pages, 4 figures, accepted by PRA | 6.0 | 4.0 |
9 | 0704.0010 | Partial cubes are isometric subgraphs of hyp... | math | 36 pages, 17 figures | 36.0 | 17.0 |
15 | 0704.0016 | In this work, we evaluate the lifetimes of t... | hep-ph | 17 pages, 3 figures and 1 table | 17.0 | 3.0 |
最后我们对论文的代码链接进行提取,为了简化任务我们只抽取github链接:
# 筛选包含github的论文
data_with_code = data[(data.comments.str.contains('github')==True)|(data.abstract.str.contains('github')==True)
]
data_with_code['text'] = data_with_code['abstract'].fillna('') + data_with_code['comments'].fillna('')# 使用正则表达式匹配论文
pattern = '[a-zA-z]+://github[^\s]*'
data_with_code['code_flag'] = data_with_code['text'].str.findall(pattern).apply(len)并对论文按照类别进行绘图:```python
data_with_code = data_with_code[data_with_code['code_flag'] == 1]
plt.figure(figsize=(12, 6))
data_with_code.groupby(['categories'])['code_flag'].count().plot(kind='bar')
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