劉 瑞

(中州大學(xué) 外國(guó)語(yǔ)學(xué)院，鄭州450044)

正則表達(dá)式在語(yǔ)料庫(kù)建庫(kù)與檢索中的應(yīng)用

劉 瑞

(中州大學(xué) 外國(guó)語(yǔ)學(xué)院，鄭州450044)

經(jīng)過自20世紀(jì)60年代至今近50年的發(fā)展，語(yǔ)料庫(kù)的種類、應(yīng)用領(lǐng)域及相關(guān)技術(shù)正在不斷擴(kuò)展。然而，語(yǔ)料庫(kù)的建設(shè)與檢索常常涉及文本預(yù)處理、文本標(biāo)注、詞表制作、字符塊匹配、搭配分析、句型查找等諸多模式匹配問題，這對(duì)于絕大部分語(yǔ)言研究者和外語(yǔ)教學(xué)者來講是一個(gè)相當(dāng)大的技術(shù)難題，也是制約語(yǔ)料庫(kù)建設(shè)與推廣運(yùn)用的主要障礙。在語(yǔ)料庫(kù)建庫(kù)與檢索中，我們常?？梢岳霉δ軓?qiáng)大的正則表達(dá)式結(jié)合相關(guān)檢索軟件，對(duì)文本進(jìn)行模式匹配，從而準(zhǔn)確、高效的提取各種所需信息。本文主要探討如何使用正則表達(dá)式解決語(yǔ)料庫(kù)建庫(kù)與檢索中的模式匹配問題。

語(yǔ)料庫(kù);正則表達(dá)式;建庫(kù);檢索

一、引言

語(yǔ)料庫(kù)(corpora)是應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)海量自然語(yǔ)言材料進(jìn)行處理(包括預(yù)處理、語(yǔ)法自動(dòng)附碼、自動(dòng)句法分析、語(yǔ)義分析等)、存儲(chǔ)，以供自動(dòng)檢索(retrieval)、索引(concordance)以及統(tǒng)計(jì)分析的大型資料庫(kù)。它是為一個(gè)或多個(gè)應(yīng)用目標(biāo)而專門收集的、有一定結(jié)構(gòu)的、有代表性的、可被計(jì)算機(jī)程序檢索的、具有一定規(guī)模的語(yǔ)料的集合。經(jīng)過自上世紀(jì)60年代至今近50年的發(fā)展，語(yǔ)料庫(kù)的種類、技術(shù)和應(yīng)用領(lǐng)域正在不斷擴(kuò)展。

Sinclair在2003年語(yǔ)料庫(kù)語(yǔ)言學(xué)國(guó)際會(huì)議上指出，20世紀(jì)90年代末大型語(yǔ)料庫(kù)建設(shè)的勢(shì)頭已緩，代之而起的是大批小型語(yǔ)料庫(kù)。隨著計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)及其他軟硬件技術(shù)的飛速發(fā)展，語(yǔ)料庫(kù)建設(shè)變得越來越容易。大量web文本以及通過各種電子媒介發(fā)行的電子出版物為收集語(yǔ)料提供了極大的便利。建立語(yǔ)料庫(kù)已經(jīng)不再是語(yǔ)言學(xué)家與技術(shù)開發(fā)專家的專利，一般語(yǔ)料庫(kù)研究者和外語(yǔ)教學(xué)人員已經(jīng)完全可以根據(jù)自己的需要自行建立起中小型語(yǔ)料庫(kù)。然而語(yǔ)料庫(kù)的建設(shè)與檢索涉及到文本預(yù)處理、文本標(biāo)注、詞表制作、字符塊匹配、搭配分析、句型查找等諸多模式匹配問題，同時(shí)，相關(guān)索引軟件的開發(fā)對(duì)于絕大部分語(yǔ)言研究者和外語(yǔ)教學(xué)者來講更是一個(gè)相當(dāng)大的技術(shù)難題，這些都成為制約語(yǔ)料庫(kù)建設(shè)與推廣運(yùn)用的主要障礙。

正則表達(dá)式(regular expressions，簡(jiǎn)稱regex或regexp)是計(jì)算機(jī)匯編語(yǔ)言中的一種技術(shù)，用于匹配文本中的字符串。它具有特殊屬性，可以實(shí)現(xiàn)高效查找和匹配字符串。因此，如何使用正則表達(dá)式解決語(yǔ)料庫(kù)建庫(kù)和檢索中的模式匹配問題是推動(dòng)語(yǔ)料庫(kù)發(fā)展中所必須進(jìn)行的有益探索。

二、正則表達(dá)式與語(yǔ)料庫(kù)的建設(shè)與檢索

語(yǔ)料庫(kù)的開發(fā)和建設(shè)是一項(xiàng)龐雜的工程，它包括語(yǔ)料庫(kù)的構(gòu)建原則、語(yǔ)料選擇、文本分類、文本格式、文本預(yù)處理等問題，而文本預(yù)處理是語(yǔ)料庫(kù)建設(shè)中需要特別考慮和解決的問題。文本預(yù)處理，有時(shí)也稱文本清理或預(yù)加工，主要包括語(yǔ)料文本的清理與語(yǔ)料文本的標(biāo)注。通過網(wǎng)絡(luò)、手工錄入、掃描識(shí)別等方法獲得的文本存在各種不合規(guī)范的符號(hào)、格式等，只有對(duì)問題文本進(jìn)行清潔整理才能保障文本賦碼的正確性以及語(yǔ)料檢索的精確性。同時(shí)，對(duì)語(yǔ)料庫(kù)文本進(jìn)行標(biāo)注，可以對(duì)文本進(jìn)行必要的分類，這為靈活提取文本進(jìn)行研究提供了極大的便利。運(yùn)用正則表達(dá)式，我們既能迅速地對(duì)不規(guī)范的文本進(jìn)行批量處理，又可以輕松實(shí)現(xiàn)對(duì)批量文本的標(biāo)注。而在對(duì)語(yǔ)料庫(kù)的索引中，正則表達(dá)式具有更廣泛的應(yīng)用價(jià)值，如文本查找、替換、統(tǒng)計(jì)等批量處理功能是檢索語(yǔ)料庫(kù)中句法相關(guān)語(yǔ)言現(xiàn)象的必備技術(shù)。

目前有許多軟件支持正則表達(dá)式的模式匹配，如Power-GREP、EditPad Pro、UtrlEdit、Editplus、Emeditro、RegexBuddy、Antconc等。其中PowerGREP的文本查詢和檢索功能比較強(qiáng)大，在本文中我們主要使用PowerGREP進(jìn)行演示，有的地方為了演示方便則使用EditPad Pro。

三、正則表達(dá)式在語(yǔ)料庫(kù)建庫(kù)中的應(yīng)用

(一)文本簡(jiǎn)析

語(yǔ)料庫(kù)的主要研究對(duì)象是文本，通過對(duì)文本的處理分析來尋找語(yǔ)言的規(guī)律和意義。文本數(shù)據(jù)大體可以分為兩種:純文本和標(biāo)注文本。純文本只有文字，沒有其他輔助或標(biāo)注信息，如圖片、視音頻等。Leech指出，對(duì)語(yǔ)料庫(kù)進(jìn)行標(biāo)注可以為語(yǔ)料庫(kù)帶來增值，標(biāo)注已成為語(yǔ)料庫(kù)最重要的基本規(guī)范之一。標(biāo)注文本分為兩類:一類是對(duì)文本的屬性和特征等進(jìn)行信息標(biāo)識(shí)，最常見的就是網(wǎng)頁(yè)文本(含有許多非文本元素和html標(biāo)簽)，或者是經(jīng)過xml標(biāo)注的語(yǔ)料庫(kù)中的文本(含有許多自定義xml標(biāo)簽);另一類是對(duì)文本中的字符進(jìn)行詞性賦碼標(biāo)注，如BNC語(yǔ)料庫(kù)pos賦碼。

在語(yǔ)料庫(kù)建庫(kù)過程中，文本處理的流程如圖1所示:

圖1 語(yǔ)料庫(kù)建庫(kù)流程圖

(二)建庫(kù)過程中文本預(yù)處理

文本預(yù)處理是語(yǔ)料庫(kù)建庫(kù)過程中的重要組成部分，預(yù)處理效果的優(yōu)劣直接影響到語(yǔ)料庫(kù)的質(zhì)量。傳統(tǒng)的方法是通過編程，程序員預(yù)先設(shè)定各種情況的處理辦法，讓程序分析過濾文本，這樣可操作性不強(qiáng)且代價(jià)太高。使用正則表達(dá)式來消除噪音，可以讓文本預(yù)處理更優(yōu)化、更靈活。一般有兩種方法:一是利用查找垃圾信息，并替換為空;另一種是通過查找收集有用數(shù)據(jù)，來提取有用信息。使用哪種方法更好，關(guān)鍵看素材本身。如果垃圾信息容易匹配，就用第一種方法，如果有價(jià)值信息容易識(shí)別，就用第二種方法，也可以兩者結(jié)合使用。為了保證質(zhì)量，達(dá)到效果，使用兩種方法都不必一步到位，可以循序漸進(jìn)，一次匹配一部分。

目前語(yǔ)料庫(kù)的建庫(kù)素材大部分取自于互聯(lián)網(wǎng)或各種電子出版物(光盤、電子書籍等)，存儲(chǔ)格式大部分為網(wǎng)頁(yè)(.htm/.html/.xhtml等)、word(.doc)文檔、電子書(.chm)等。而這些文本源含有大量的非文本元素和排版信息，如:圖片、視音頻、表格、動(dòng)畫、html標(biāo)注、列表等。首先把這些素材中的非文本元素過濾掉，轉(zhuǎn)存為txt記事本格式;然后通過正則表達(dá)式，去除排版信息和一些冗余信息，如空行等。

如何剔除這些我們不想要的標(biāo)記，抽取有價(jià)值的信息內(nèi)容呢?目前也有一些軟件直接轉(zhuǎn)換網(wǎng)頁(yè)文件為txt文本，但是效果都不太理想。由于網(wǎng)頁(yè)中有html、css、script代碼等多種標(biāo)簽，另外它們還相互嵌套，所以其源代碼會(huì)有一些復(fù)雜多變的樣式，只能具體情況具體分析。當(dāng)然最直接也是最好的辦法就是在瀏覽器顯示下復(fù)制粘貼到記事本，然后再作處理。比較通用的匹配HTML標(biāo)記的正則表達(dá)式為:“＜(S+)(s［^＞］*)? ＞［sS］* ＜ /1s* ＞”。

語(yǔ)料素材在處理中，由于其原排版顯示需要、處理轉(zhuǎn)存等，會(huì)造成一些多余的空行或文本首尾大段的空白字符，這些在文本預(yù)處理時(shí)必需刪除掉，可以通過查找替換為空的方式來刪除它們。匹配空白行的正則表達(dá)式為:“ s* ”或者“^s*$”;匹配首尾空白字符的正則表達(dá)式為:“^s{3，}|s+$”。

在語(yǔ)料素材中，英漢混排是很常見的，要分離其中的漢語(yǔ)或英語(yǔ)文本就比較復(fù)雜。由于文本自身的復(fù)雜性，要想寫出一個(gè)萬能的表達(dá)式達(dá)到理想效果，幾乎是不可能的。所以我們也要結(jié)合文本實(shí)際情況，盡可能的優(yōu)化表達(dá)式。如果要匹配文本中的英語(yǔ)，就可以根據(jù)正則表達(dá)式中給出的各種元字符，匹配文本中的所有英語(yǔ)字符(字母、數(shù)字、下劃線、英語(yǔ)標(biāo)點(diǎn)符號(hào)等)，如使用表達(dá)式:“［a-zs_d-，.?!"′］”基本能匹配出英語(yǔ)行，使用者在實(shí)際使用過程中，稍作修改即可。圖2是在EditPad Pro中所進(jìn)行的在中英文共現(xiàn)文本中匹配英語(yǔ)行的演示。

圖2 匹配英語(yǔ)行

計(jì)算機(jī)的文本存儲(chǔ)有多種編碼格式，如:ASCII、UTF-8、Gb2312等，其中UTF-8和Gb2312都支持漢字顯示(或韓語(yǔ)、日語(yǔ)等)，在這些編碼中，每個(gè)漢字都對(duì)應(yīng)一個(gè)唯一的字符，由此表達(dá)式“［u4e00-u9fa5］”可以匹配所有的中文字符，再加上中文標(biāo)點(diǎn)符號(hào)，就能匹配文本中的中文行。圖3為在EditPad Pro中所進(jìn)行的在中英文共現(xiàn)文本中匹配中文行的演示。

圖3 匹配中文行

文本存儲(chǔ)格式不同、內(nèi)部樣式多變、非文本元素混排等等這些文本自身的復(fù)雜性因素，使得文本預(yù)處理必須具體情況具體分析，正則表達(dá)式極強(qiáng)的可操作性和靈活性正好滿足這一要求，從而使語(yǔ)料文本在文字符號(hào)、空格段落、標(biāo)點(diǎn)符號(hào)等方面統(tǒng)一規(guī)范，便于以后語(yǔ)料庫(kù)進(jìn)行文本標(biāo)注、詞匯分析以及搭配統(tǒng)計(jì)。

(三)文本標(biāo)注

如圖1所示，純文本語(yǔ)料收集完成之后，在入庫(kù)前，要進(jìn)行語(yǔ)料的信息標(biāo)注，如:文本作者、出處、時(shí)間、領(lǐng)域等。目前使用的標(biāo)記語(yǔ)言有SGML、XML、HTML等，本文以XML標(biāo)注為例，演示如何使用正則表達(dá)式查找替換功能對(duì)語(yǔ)料進(jìn)行批量標(biāo)注。首先設(shè)計(jì)標(biāo)注方案如下:

分析上面標(biāo)注樣例可知，信息標(biāo)注的最外層標(biāo)簽是＜text_head＞，其中包含兩層信息:頭部信息＜text_head＞和文本自身＜text_body/＞，頭部信息包含文本一些屬性信息(作者、文本源等)。文本中使用＜p＞，＜/p＞來標(biāo)注段落，屬性id標(biāo)注段落標(biāo)號(hào)。

標(biāo)注分兩步完成，首先要對(duì)文本段落標(biāo)注和編號(hào)。使用PowerGREP軟件批處理，查找表達(dá)式:“^(.+)$”，替換表達(dá)式:“＜p no=”%MATCHSECTIONN%“＞1＜/p＞”。查找結(jié)果如圖4。

PowerGREP3.0以上版本除了支持正則表達(dá)式中的所有符號(hào)之外，還另外提供一些特殊表達(dá)式，表示文件的文件名、路徑等信息，如上面對(duì)段落標(biāo)注編號(hào)，具體可參考PowerGREP幫助文檔PowerGREP Reference中的Match Placeholder和Path Placeholder兩部分。

然后標(biāo)注頭部信息，即＜text_head/＞部分。在正則表達(dá)式中，“A”和“z”分別匹配文件頭和文件尾，由此設(shè)計(jì)查找表達(dá)式:“A(.*)z”(句點(diǎn)匹配換行)，替換表達(dá)式為:

＜/text＞

其中“1”表示查找表達(dá)式中第一個(gè)括號(hào)部分的內(nèi)容，即文本。這一步也是批處理，省去了每個(gè)文件單獨(dú)標(biāo)注的麻煩。最后手工往頭部信息標(biāo)簽里填寫文本信息。

圖4 文本段落標(biāo)注

四、正則表達(dá)式在語(yǔ)料庫(kù)檢索中的應(yīng)用

在語(yǔ)料庫(kù)研究應(yīng)用中，目前已開發(fā)出許多專業(yè)軟件，如Wordsmith、Antconc等，包括上文提到的PowerGREP，這些軟件都是單機(jī)運(yùn)行的檢索工具，并支持正則表達(dá)式。只要我們知道標(biāo)注格式，即可利用正則表達(dá)式對(duì)語(yǔ)料庫(kù)進(jìn)行檢索，滿足各種檢索需求。同時(shí)，還可以根據(jù)研究需要，進(jìn)一步擴(kuò)展功能。下面我們使用正則表達(dá)式，就語(yǔ)料庫(kù)研究中幾個(gè)常用功能進(jìn)行探討分析。

(一)連續(xù)文本塊檢索

連續(xù)文本塊，可以是一個(gè)詞綴、單詞、詞組、短句等。正則表達(dá)式利用模式匹配來檢索文本中符合要求的內(nèi)容。

如果確定要搜索某個(gè)字符串，直接輸入此字符串即可。如:搜索“the”這個(gè)字符串(正則表達(dá)式:the)，它會(huì)把文本中的所有含有“the”的單詞都匹配出來，結(jié)果可能就是:the、The、there、farther、ohter、breathe 等(可以設(shè)定大小寫)。如果想要的結(jié)果是一個(gè)完整的單詞，而不是單詞的一部分，可以使用詞邊界符“”，正則表達(dá)式可寫成“the”。相反，如果確定輸入的字符串“the”是單詞的一部分，可使用非詞邊界“B”。如要求出現(xiàn)在詞首，則為“w+theB”、出現(xiàn)在詞尾則為“Bthew+”、在詞中則為“BtheB”，其中w匹配所有字母、數(shù)字和下劃線。我們要理解正則表達(dá)式中這些元字符的涵義，結(jié)合實(shí)際研究需求，具體情況具體分析，靈活運(yùn)用。

在PowerGREP軟件中控制結(jié)果顯示方式，可以呈現(xiàn)不同效果，如所在文本、上下文、排序、統(tǒng)計(jì)信息等，下面舉例以示說明。在英語(yǔ)文本中，一個(gè)詞會(huì)出現(xiàn)多種形式，如名詞的復(fù)數(shù)(-s/-es)、形容詞(-ful)及副詞(-ly)，動(dòng)詞的過去式或過去分詞(-ed)及現(xiàn)在進(jìn)行時(shí)(-ing)，形容詞的比較級(jí)和最高級(jí)(-er/est)，還有加前綴(trans-/un-)、后綴(-ment/-tion)等。在英語(yǔ)教學(xué)和研究中，我們可能需要對(duì)它們進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，但憑個(gè)人想像或手工查找很難達(dá)到目的，且缺乏實(shí)證，借助正則表達(dá)式，那就輕而易舉了。首先，我們要確定該詞可能會(huì)以哪些形式出現(xiàn)在文本中，如success，它在文本中可能出現(xiàn)的形式有:success/successful/successfully/succeed，然后利用正則表達(dá)式的詞邊界“”和選擇“|”，此正則表達(dá)式為succe(ss|ful|fully|ed)。

(二)非連續(xù)短語(yǔ)(句型)檢索

上面我們匹配的內(nèi)容都是連續(xù)的，而在英語(yǔ)文本中，有很多固定搭配是非連續(xù)的，如非連續(xù)短語(yǔ)或一些句型結(jié)構(gòu)等。

如果要搜索詞word1、word2在文本中臨近共現(xiàn)的情況，完整的正則表達(dá)式為:word1W+(?:w+W+){1，6}word2 ，或者寫成:word1(w+W){1，6}word2。其中{1，6}要求word1、word2之間出現(xiàn)詞語(yǔ)至少有1個(gè)，最多6個(gè)。

如要檢索It is+過去分詞+that…句型結(jié)構(gòu)，輸入正則表達(dá)式“it isw+that”，很明顯這樣會(huì)檢索出許多不符合要求的內(nèi)容，如:It is well-known that...。由于過去分詞多以ed結(jié)尾，故it isw+ed that，就可以檢索出:It is reported that.../It is predicted that...等，但許多過去分詞是不規(guī)則變化，如:It is known that...，這樣的內(nèi)容會(huì)被漏掉。

上述示例都是基于純文本的檢索，如果檢索標(biāo)注語(yǔ)料庫(kù)(如pos詞性賦碼標(biāo)注)，由于語(yǔ)料經(jīng)過特殊標(biāo)注，我們可以根據(jù)標(biāo)注寫出功能更強(qiáng)大的正則表達(dá)式。

(三)詞語(yǔ)索引

詞語(yǔ)索引是語(yǔ)料庫(kù)研究的最基本要求之一。詞語(yǔ)索引基本意義是把搜索詞或詞組按字母或頻率順序排列，與其所在語(yǔ)境一同展示。

一級(jí)詞表正則表達(dá)式為:w+，使用PowerGREP可以很容易實(shí)現(xiàn)，不過要想看到直觀的詞頻表，在結(jié)果欄中選擇顯示方式:Display files and matches:Matches without context，Group search matches:Per unique match(多篇文本統(tǒng)一顯示，如果要單篇文本獨(dú)立顯示，則選Per file，then per unique match)，如圖5所示。

圖5 一級(jí)詞表顯示結(jié)果

二級(jí)詞表正則表達(dá)式:w+(w+)，刪除原文本中第一個(gè)單詞，輸入此正則表達(dá)式，把生成兩個(gè)詞表放在一起就是全部二級(jí)詞表。

三級(jí)詞表正則表達(dá)式:w+w+w+，刪除原文本中第一個(gè)單詞，輸入此正則表達(dá)式，再刪除原文本中第二個(gè)單詞，再次輸入此正則表達(dá)式，最后把生成的三個(gè)文件合在一起即可。

五、結(jié)語(yǔ)

隨著語(yǔ)料庫(kù)語(yǔ)言學(xué)的迅速發(fā)展，語(yǔ)料庫(kù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)結(jié)合得越來越緊密，語(yǔ)料庫(kù)資源與技術(shù)在外語(yǔ)教學(xué)中具有極大的使用價(jià)值與開發(fā)前景。廣大語(yǔ)言工作者只有掌握相關(guān)技術(shù)手段，才能最大程度地使用語(yǔ)料庫(kù)，從而發(fā)揮語(yǔ)料庫(kù)更大的潛力。

通過以上論述與演示，我們可以看出，正則表達(dá)式能夠很好地解決語(yǔ)料庫(kù)建設(shè)與檢索中的模式匹配問題，是進(jìn)行建庫(kù)與檢索的必備技術(shù)。運(yùn)用正則表達(dá)式，結(jié)合相關(guān)檢索軟件，語(yǔ)言工作者可以根據(jù)自己的需求建立語(yǔ)料庫(kù)并對(duì)語(yǔ)料庫(kù)檢索運(yùn)用自如，這不僅能大大提高建庫(kù)與檢索的操作效率，而且操作形式也更加靈活。因此，運(yùn)用正則表達(dá)式是解決語(yǔ)料庫(kù)建設(shè)與檢索中模式匹配問題的有效途徑。

正則表達(dá)式功能強(qiáng)大，使用者要領(lǐng)會(huì)正則表達(dá)式每個(gè)元字符的涵義，靈活使用。在實(shí)際應(yīng)用中可能還會(huì)遇到其他復(fù)雜情況，使用者可根據(jù)上面的討論分析，舉一反三，定能得心應(yīng)手。

［1］楊惠中.語(yǔ)料庫(kù)語(yǔ)言學(xué)導(dǎo)論［M］.上海:上海外語(yǔ)教育出版社，2002.

［2］李文中.語(yǔ)料庫(kù)、學(xué)習(xí)者語(yǔ)料庫(kù)與外語(yǔ)教學(xué)［J］.外語(yǔ)界，1999(1).

［3］梁茂成，李文中，許家金.語(yǔ)料庫(kù)應(yīng)用教程［M］.北京:外語(yǔ)教學(xué)與研究出版，2010.

［4］梁茂成.詞性賦碼語(yǔ)料庫(kù)的檢索與正則表達(dá)式的編寫［J］.中國(guó)外語(yǔ)教育，2009(2).

［5］衛(wèi)乃興，李文中，濮建忠.語(yǔ)料庫(kù)應(yīng)用研究［M］.上海:上海外語(yǔ)教育出版社，2005.

［6］甄鳳超，張霞.語(yǔ)料庫(kù)語(yǔ)言學(xué)發(fā)展趨勢(shì)展望:2003語(yǔ)料庫(kù)語(yǔ)言學(xué)國(guó)際會(huì)議綜述［J］.外語(yǔ)界，2004(4).

(責(zé)任編輯 劉楊)

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1008-3715(2011)01-0121-05

2010-12-26

劉瑞(1982—)，女，碩士，河南鄭州人，中州大學(xué)外國(guó)語(yǔ)學(xué)院教師，研究方向?yàn)閼?yīng)用語(yǔ)言學(xué)、語(yǔ)料庫(kù)與外語(yǔ)教學(xué)。