生成词向量是自然语言处理中的基本过程，此前对此只知道使用但是一直不知道其原理。

最近补课，仔细学习了word2vec，上网查资料的时候发现很多博客资料上讲到的主要是理论，不好全面理解；而对于介绍应用的文章又偏重于某个工具的使用而不是训练的细节，所以特别参考了Tensorflow上的实现写下本篇文章，以防忘记。其中Tensorflow实现word2vec请点击这里

正文：

对于word2vec的原理这里不做过多解释，如果不熟悉可以看 [NLP] 秒懂词向量Word2vec的本质，下文中有些图片借用了文章中的图片，下面主要介绍训练过程。

词向量其实是将词映射到一个语义空间，得到的向量。而word2vec是借用神经网络的方式实现的，考虑文本的上下文关系，有两种模型CBOW 和Skip-gram，这两种模型在训练的过程中类似。Skip-gram 模型是用一个词语作为输入，来预测它周围的上下文，CBOW模型是拿一个词语的上下文作为输入，来预测这个词语本身。 词向量训练的预处理步骤：   1. 对输入的文本生成一个词汇表，每个词统计词频，按照词频从高到低排序，取最频繁的V个词，构成一个词汇表。每个词存在一个one-hot向量，向量的维度是V，如果该词在词汇表中出现过，则向量中词汇表中对应的位置为1，其他位置全为0。如果词汇表中不出现，则向量为全0   2. 将输入文本的每个词都生成一个one-hot向量，此处注意保留每个词的原始位置，因为是上下文相关的   3. 确定词向量的维数N Skip-gram处理步骤：   1. 确定窗口大小window，对每个词生成2*window个训练样本，(i, i-window)，(i, i-window+1)，...，(i, i+window-1)，(i, i+window)   2. 确定batch_size，注意batch_size的大小必须是2*window的整数倍，这确保每个batch包含了一个词汇对应的所有样本   3. 训练算法有两种：层次 Softmax 和 Negative Sampling   4. 神经网络迭代训练一定次数，得到输入层到隐藏层的参数矩阵，矩阵中每一行的转置即是对应词的词向量 CBOW的处理步骤：   1. 确定窗口大小window，对每个词生成2*window个训练样本，(i-window, i)，(i-window+1, i)，...，(i+window-1, i)，(i+window, i)   2. 确定batch_size，注意batch_size的大小必须是2*window的整数倍，这确保每个batch包含了一个词汇对应的所有样本   3. 训练算法有两种：层次 Softmax 和 Negative Sampling   4. 神经网络迭代训练一定次数，得到输入层到隐藏层的参数矩阵，矩阵中每一行的转置即是对应词的词向量 参数矩阵解释： 对输入层到隐藏层的参数包含W和b，我们需要的是W，这里的W是一个矩阵，shape=(N,V)。其中V是上文所述的词表的大小，N是需要生成的词向量的维数。N同样也是隐藏层（第一层）中的隐藏节点个数。 每次一个batch_size输入其实一个矩阵(batch_size, V)，记为X，隐藏层输出为Y，公式为。所有的输入共享一个W，每次迭代的时候都在修改W，由于one-hot的性质，每次修改W只修改1对应的那一行。而这一行也就是词向量（转置后）

神经网络像是一个黑盒子，这其中的概念很难理解，这里给出我对词向量训练的个人理解：

对于每个词s，训练数据对应的标记是另一个词t，训练其实是想找到一种映射关系，让s映射到t。但很显然我们不是希望找到一个线性函数，使得给定s一定能得到t，我们希望的是能够通过s得到一类词T，包含t。对于T中的每个t，由于在s上下文中出现的频次不同，自然能得到一个概率，频次越高说明s与t相关性越高。

对于词向量，或者说参数矩阵W，可以认为是一个将词映射到语义空间的桥梁，s与t相关性越高，则认为其在语义空间中越近，那么对应的桥梁也越靠近。如果用向量来理解的话就是向量之前的夹角越小，我们使用向量来表示这个词的信息，重要的是得到了语义信息。在实际应用中，生成一段文本，我们可以判断词与词的向量之间相似度，如果过低则就需要怀疑是否正确了。