句法分析 II
本文最后更新于 2026年4月25日 中午
北京大学信息科学技术学院 自然语言处理基础(2026春)的课程笔记
第十讲：Syntactic Analysis II
依存结构
依存关系
我认为语言最本质的特性，也是迄今为止发现的最令人费解的特性，就是所谓的“结构依赖性”。————诺姆·乔姆斯基
上面是一个例子，展示了词与词之间的依存关系
依存关系本质上是一种二元关系，其中一个是核心词(head)，另一个是依存词(dependent)
如上图，依存关系可以被表示为一条有向弧，从核心词指向依存词
Universal Dependencies(UD)项目定义了37种常见关系(如 nsubj, obj, iobj, det, case, conj 等)
依存图(树)
大部分情况下依存关系可以用树表示，但也有一些特殊情况，例如下面这个句子，所以为了满足一般性，我们还是用依存图来表示
一个合法的依存图通常满足：
连通性：所有节点通过弧相连
无环性：不能有循环依赖
单头约束：每个词只能有一个核心词
投射性(projectivity)：如果词 $i$ 是词 $j$ 的核心，则 $i$ 和 $j$ 之间的所有词都必须直接或间接从属于 $i$，即弧不能交叉
不过，大多数理论框架并不假设投射性，需要非投射性结构来解释长距离依赖关系及自由词序现象
依存结构和短语结构的对比
依存句法分析
花园小径句：语法正确，但是句子开头容易让人产生错觉
The old man the boat. 此处man为动词……
结构预测的两种方法
离散优化：定义评分函数并寻找得分最高的结构，如前面学过的viterbi，CKY算法等(dp)
增量搜索：搜索状态为当前构建的部分结构，每次操作逐步拓展结构，经常采用贪心，可以用beam search来提升性能
基于转移的依存解析框架
核心组件：
配置(configuration)：包含栈(stack)、缓冲区(buffer)、已构建的弧集(A)。
初始：stack=[ROOT]，buffer=[w1, w2, …, wn]
终止：stack=[ROOT]，buffer为空
需要注意的是这里的缓冲区本质上也是栈结构，所以后续为了不产生歧义，我们统一用stack和buffer来描述两者
转移(transition)：改变配置的动作
解析器：每次根据当前状态选择下一个动作，直到终止。
常用转移动作(Arc-standard 算法)：
Shift：将buffer的第一个词压入stack
Left-Arc：buffer栈顶元素向stack栈顶元素连线，stack栈顶元素出栈，从此这个词消失
Right-Arc：stack栈顶元素向buffer栈顶元素连线，buffer栈顶元素出栈，从此这个词消失，然后stack栈顶元素出stack，进入buffer
下面是ppt中给出的一个实例，大家可以自行推导一遍，感觉这是本节课的重中之重，考试大概率会考()
后续就是Right-Arc
stack顶是checking(4)，buffer头部是machine(6)，确立“checking(4)→ machine(6)”(obj，宾语)，6消失4入buffer
stack：[0]；buffer：[4]；A：增加(4,6,obj)
stack顶是ROOT(0)，buffer头部是checking(4)，确立“ROOT(0)→ checking(4)”(root)，4消失0入buffer
stack：ø；buffer：[0]；A：增加(0,4,root)
最后把buffer中的ROOT(0)移到stack中，结束算法
解析器学习
训练：使用树库(如UD Treebanks)，通过有监督学习训练一个分类器(感知机、对数线性模型、神经网络等)来预测每个状态下应该执行哪个动作
解码：贪心搜索(每次取最高概率的动作)，也可用beam search提高准确率
评估指标
无标签依附分数(UAS)：只判断每个词的核心词是否正确(忽略标签)
有标签依附分数(LAS)：同时判断核心词和关系标签是否正确
通常以句子中正确依附的词的比例来报告