[파이썬] `nltk`에서의 Tree 및 Tree Traversal

06 Sep 2023

nltk

자연어 처리를 위한 파이썬 라이브러리인 nltk(Natural Language Toolkit)는 Tree 구조를 표현하고 조작하는 기능을 제공합니다. Tree는 문장의 구문을 분석하거나 텍스트의 구조를 표현하는데 사용됩니다. 이번 글에서는 nltk를 사용하여 Tree를 처리하고 Tree Traversal(트리 순회) 알고리즘을 적용하는 방법에 대해 알아보겠습니다.

Tree 클래스

nltk에서는 Tree 클래스를 사용하여 Tree를 표현합니다. Tree 클래스는 레이블과 자식 노드들을 갖는 노드를 정의하여 Tree를 구성합니다. 각 노드는 자식 노드들을 리스트 형태로 가지며, 이 자식 노드들 또한 Tree 클래스입니다. Tree 클래스를 사용하는 방법은 다음과 같습니다.

from nltk.tree import Tree

# Tree 생성
tree = Tree('S', [Tree('NP', ['John']), Tree('VP', [Tree('V', ['loves']), Tree('NP', ['Mary'])])])

# Label 가져오기
print(tree.label())  # 출력: 'S'

# 자식 노드들 가져오기
children = tree.children()
for child in children:
    print(child)  # 출력: Tree('NP', ['John']), Tree('VP', [Tree('V', ['loves']), Tree('NP', ['Mary'])])

트리 순회(Tree Traversal)

Tree Traversal은 Tree의 모든 노드들을 방문하는 과정을 의미합니다. Tree에는 다양한 순회 방법이 있지만, 대표적인 세 가지 방법을 소개하겠습니다.

Preorder Traversal (전위 순회)

Preorder Traversal은 루트 노드를 먼저 방문한 후 왼쪽 자식, 오른쪽 자식 순서로 방문하는 순회 방법입니다.

def preorder_traversal(tree):
    if tree is not None:
        print(tree.label())
        children = tree.children()
        for child in children:
            preorder_traversal(child)

# 예시
preorder_traversal(tree)
# 출력:
# 'S'
# 'NP'
# 'John'
# 'VP'
# 'V'
# 'loves'
# 'NP'
# 'Mary'

Postorder Traversal (후위 순회)

Postorder Traversal은 왼쪽 자식, 오른쪽 자식 순서로 노드를 방문한 후에 루트 노드를 방문하는 순회 방법입니다.

def postorder_traversal(tree):
    if tree is not None:
        children = tree.children()
        for child in children:
            postorder_traversal(child)
        print(tree.label())

# 예시
postorder_traversal(tree)
# 출력:
# 'John'
# 'NP'
# 'loves'
# 'Mary'
# 'NP'
# 'VP'
# 'S'

Inorder Traversal (중위 순회)

Inorder Traversal은 왼쪽 자식, 루트, 오른쪽 자식 순서로 노드를 방문하는 순회 방법입니다. 단말 노드들을 정렬된 순서로 출력하는데 유용합니다.

def inorder_traversal(tree):
    if tree is not None:
        children = tree.children()
        if len(children) > 0:
            inorder_traversal(children[0])
        print(tree.label())
        if len(children) > 1:
            inorder_traversal(children[1])

# 예시
inorder_traversal(tree)
# 출력:
# 'John'
# 'NP'
# 'loves'
# 'V'
# 'Mary'
# 'NP'
# 'VP'
# 'S'

결론

nltk의 Tree 클래스를 사용하여 Tree를 표현하고 Tree Traversal 알고리즘을 적용하는 방법을 알아보았습니다. Tree Traversal은 Tree의 모든 노드를 처리하는데 유용하며, 자연어 처리와 구문 분석에 활용될 수 있습니다. nltk의 Tree와 Tree Traversal을 활용하여 자신의 자연어 처리 과정을 개선해보세요!