app.py

import streamlit as st
import pandas as pd
import numpy as np
from anthropic import Anthropic, HUMAN_PROMPT, AI_PROMPT
import json
from sklearn.feature_extraction.text import CountVectorizer, TfidfVectorizer
from sklearn.decomposition import LatentDirichletAllocation
from konlpy.tag import Okt
import re
import os
import altair as alt
import colorsys
import matplotlib.pyplot as plt
import matplotlib.font_manager as fm
import networkx as nx
import io

# Streamlit 페이지 설정
st.set_page_config(layout="wide", page_title="📊 토픽모델링 for SK", page_icon="📊")

# KoNLPy 형태소 분석기 초기화
@st.cache_resource
def load_okt():
    return Okt()

okt = load_okt()

# 기본 불용어 목록
default_stop_words = ['이', '그', '저', '것', '수', '등', '들', '및', '에서', '그리고', '그래서', '또는', '그런데', '의', '대한', '간의']

@st.cache_data
def preprocess_text(text, stop_words):
    text = re.sub(r'[^가-힣\s]', '', str(text))
    nouns = okt.nouns(text)
    processed = [word for word in nouns if word not in stop_words and len(word) > 1]
    return ' '.join(processed)

def generate_colors(n):
    HSV_tuples = [(x * 1.0 / n, 0.5, 0.9) for x in range(n)]
    return ['#%02x%02x%02x' % tuple(int(x*255) for x in colorsys.hsv_to_rgb(*hsv)) for hsv in HSV_tuples]

def create_network_graph(topic_results, num_words=10):
    G = nx.Graph()
    colors = generate_colors(len(topic_results))
    
    for idx, topic in enumerate(topic_results):
        words = topic['lda_words'][:num_words]
        color = colors[idx]
        
        for word in words:
            if not G.has_node(word):
                G.add_node(word, color=color)
            
        for i in range(len(words)):
            for j in range(i+1, len(words)):
                if not G.has_edge(words[i], words[j]):
                    G.add_edge(words[i], words[j])
    
    return G

def plot_network_graph(G):
    font_path = "./NanumBarunGothic.ttf"
    font_prop = fm.FontProperties(fname=font_path)
    plt.rcParams['font.family'] = font_prop.get_name()

    plt.figure(figsize=(12, 8))
    
    pos = nx.spring_layout(G, k=0.5, iterations=50, seed=42)
    
    node_colors = [G.nodes[node]['color'] for node in G.nodes()]
    
    nx.draw(G, pos, node_color=node_colors, with_labels=False, node_size=1000, 
            edge_color='gray', width=0.5)
    
    for node, (x, y) in pos.items():
        plt.text(x, y, node, fontsize=8, ha='center', va='center', 
                 fontproperties=font_prop, fontweight='bold',
                 bbox=dict(facecolor='white', edgecolor='none', alpha=0.7))
    
    plt.title("토픽 단어 네트워크", fontsize=16, fontproperties=font_prop)
    plt.axis('off')
    
    img_bytes = io.BytesIO()
    plt.savefig(img_bytes, format='png', dpi=300, bbox_inches='tight')
    img_bytes.seek(0)
    plt.close()
    
    return img_bytes

def perform_topic_modeling(df, text_column, num_topics, stop_words):
    df['processed_text'] = df[text_column].apply(lambda x: preprocess_text(x, stop_words))
    
    vectorizer = CountVectorizer(max_df=0.95, min_df=2)
    doc_term_matrix = vectorizer.fit_transform(df['processed_text'])

    lda = LatentDirichletAllocation(n_components=num_topics, random_state=42)
    lda_output = lda.fit_transform(doc_term_matrix)

    tfidf_vectorizer = TfidfVectorizer(max_df=0.95, min_df=2)
    tfidf_matrix = tfidf_vectorizer.fit_transform(df['processed_text'])

    feature_names = vectorizer.get_feature_names_out()

    topic_results = []

    for idx, topic in enumerate(lda.components_):
        # LDA 상위 단어를 점수 순으로 정렬
        lda_top_words = sorted([(feature_names[i], topic[i]) for i in range(len(topic))], key=lambda x: x[1], reverse=True)[:10]
        topic_docs = lda_output[:, idx].argsort()[::-1][:100]
        topic_tfidf = tfidf_matrix[topic_docs].mean(axis=0).A1
        # TF-IDF 상위 단어도 점수 순으로 정렬
        tfidf_top_words = sorted([(feature_names[i], topic_tfidf[i]) for i in range(len(topic_tfidf))], key=lambda x: x[1], reverse=True)[:10]
        weight = lda_output[:, idx].mean() * 100
        
        topic_name = ", ".join([word for word, _ in lda_top_words[:5]])
        
        topic_results.append({
            'topic_num': idx + 1,
            'topic_name': topic_name,
            'lda_words': [word for word, _ in lda_top_words],
            'tfidf_words': [word for word, _ in tfidf_top_words],
            'weight': weight
        })

    return topic_results, lda, lda_output, tfidf_matrix, feature_names

def perform_conditional_analysis(df, condition_column, text_column, num_topics, stop_words, is_numeric, condition):
    if is_numeric:
        if isinstance(condition, tuple) and condition[0] == "이상":
            filtered_df = df[df[condition_column] >= condition[1]]
        elif isinstance(condition, tuple) and condition[0] == "이하":
            filtered_df = df[df[condition_column] <= condition[1]]
        else:  # 범위 선택
            filtered_df = df[(df[condition_column] >= condition[0]) & (df[condition_column] <= condition[1])]
        topic_results, _, _, _, _ = perform_topic_modeling(filtered_df, text_column, num_topics, stop_words)
        return {f"{condition_column} {condition}": topic_results}
    else:
        results = {}
        for value in condition:
            filtered_df = df[df[condition_column] == value]
            if len(filtered_df) > 0:
                topic_results, _, _, _, _ = perform_topic_modeling(filtered_df, text_column, num_topics, stop_words)
                results[value] = topic_results
        return results

# 스타일 설정
st.markdown("""
<style>
    .css-1adrfps {
        padding: 0px;
    }
    .css-1kyxreq {
        padding: 10px;
    }
    .topic-summary {
        background-color: #f0f2f6;
        border-left: 5px solid #4e8098;
        padding: 10px;
        margin-bottom: 10px;
    }
    .small-title {
        font-size: 24px;
    }
    .header-text {
        color: #707070;
        text-align: right;
        width: 100%;
        padding: 10px;
    }
</style>
<div class="header-text">
    mySUNI Crystal.B
</div>
""", unsafe_allow_html=True)

st.markdown('<h1 class="small-title">📊토픽모델링 for SK</h1>', unsafe_allow_html=True)

# 사이드바 설정
with st.sidebar:
    st.header('설정하기')
    
    api_key = st.text_input("Claude API 키를 입력하세요", type="password")
    if not api_key:
        api_key = os.environ.get("ANTHROPIC_API_KEY")
    
    st.caption("Claude API가 있으면 토픽 종합 해석까지 가능합니다. 공백으로 두면 기본적인 결과만 나옵니다.")
    
    stop_words_input = st.text_area("불용어 목록 (쉼표로 구분)", ', '.join(default_stop_words))
    stop_words = [word.strip() for word in stop_words_input.split(',') if word.strip()]

    st.caption("결과를 보고 업데이트해주세요.")
    
    uploaded_file = st.file_uploader("CSV 파일을 업로드하세요", type="csv")

    st.caption("csv-UTF형식을 사용해주세요!")

# 데이터 로드 및 초기 설정
if uploaded_file is not None:
    try:
        df = pd.read_csv(uploaded_file)
        if df.empty:
            st.error("CSV 파일에 데이터가 없습니다.")
        else:
            st.success("파일이 성공적으로 업로드되었습니다.")
            st.subheader("데이터 미리보기")
            st.write(df.head())
            
            text_column = st.selectbox("텍스트 컬럼을 선택하세요", df.columns)
            num_topics = st.slider("토픽 수를 선택하세요", 2, 20, 5)
            
            # 분석 방법 선택
            analysis_type = st.radio("분석 방법 선택", ["전체 분석", "조건부 분석"])
            
            if analysis_type == "조건부 분석":
                condition_column = st.selectbox("조건부 분석에 사용할 변수를 선택하세요", df.columns)
                
                if pd.api.types.is_numeric_dtype(df[condition_column]):
                    min_val, max_val = df[condition_column].min(), df[condition_column].max()
                    st.write(f"{condition_column}의 범위: {min_val:.2f} ~ {max_val:.2f}")
                    
                    analysis_method = st.radio("분석 방법 선택", ["범위 선택", "임계값 기준"])
                    
                    if analysis_method == "범위 선택":
                        condition = st.slider(f"{condition_column} 범위 선택", float(min_val), float(max_val), (float(min_val), float(max_val)))
                    else:  # 임계값 기준
                        threshold = st.number_input(f"{condition_column} 임계값 설정", min_value=float(min_val), max_value=float(max_val), value=float((min_val + max_val) / 2))
                        comparison = st.radio("비교 기준", ["이상", "이하"])
                        condition = (comparison, threshold)
                    
                    is_numeric = True
                else:
                    unique_values = df[condition_column].unique()
                    condition = st.multiselect(f"{condition_column} 값 선택", unique_values, default=unique_values)
                    is_numeric = False
            
            if st.button("토픽 모델링 실행"):
                st.session_state.run_analysis = True
                st.session_state.text_column = text_column
                st.session_state.num_topics = num_topics
                st.session_state.analysis_type = analysis_type
                if analysis_type == "조건부 분석":
                    st.session_state.condition_column = condition_column
                    st.session_state.condition = condition
                    st.session_state.is_numeric = is_numeric
            else:
                st.session_state.run_analysis = False
    except pd.errors.EmptyDataError:
        st.error("업로드된 CSV 파일이 비어있습니다. 다시 확인해주세요.")
    except UnicodeDecodeError:
        st.error("파일 인코딩에 문제가 있습니다. UTF-8 인코딩으로 저장된 CSV 파일을 사용해주세요.")
    except Exception as e:
        st.error(f"파일을 읽는 중 오류가 발생했습니다: {str(e)}")
else:
    st.info("CSV 파일을 업로드해주세요.")

# 메인 분석 로직
if 'run_analysis' in st.session_state and st.session_state.run_analysis:
    if 'text_column' in st.session_state and 'num_topics' in st.session_state and 'analysis_type' in st.session_state:
        try:
            if st.session_state.analysis_type == "전체 분석":
                st.header("전체 데이터 분석 결과")
                
                with st.spinner("토픽 모델링 실행 중..."):
                    topic_results, lda, lda_output, tfidf_matrix, feature_names = perform_topic_modeling(
                        df, st.session_state.text_column, st.session_state.num_topics, stop_words
                    )

                # 토픽 요약 표시
                topic_summary = ", ".join([f"토픽{info['topic_num']}({info['topic_name']}, {info['weight']:.1f}%)" for info in topic_results])
                st.markdown(f'<div class="topic-summary">{topic_summary}</div>', unsafe_allow_html=True)

                # 토픽별 상세 정보 표시
                for idx, topic_info in enumerate(topic_results):
                    st.subheader(f"토픽 {idx + 1}")
                    
                    col1, col2 = st.columns(2)
                    
                    with col1:
                        df_lda = pd.DataFrame(list(zip(topic_info['lda_words'], lda.components_[idx][np.argsort(lda.components_[idx])[::-1][:10]])), 
                                              columns=['단어', 'LDA 점수'])
                        st.subheader("LDA 상위 단어")
                        st.table(df_lda.style.format({'LDA 점수': '{:.4f}'}))
                    
                    with col2:
                        df_tfidf = pd.DataFrame(list(zip(topic_info['tfidf_words'], 
                                                         tfidf_matrix[lda_output[:, idx].argsort()[::-1][:100]].mean(axis=0).A1[np.argsort(tfidf_matrix[lda_output[:, idx].argsort()[::-1][:100]].mean(axis=0).A1)[::-1][:10]])), 
                                                columns=['단어', 'TF-IDF'])
                        st.subheader("TF-IDF 상위 단어")
                        st.table(df_tfidf.style.format({'TF-IDF': '{:.4f}'}))

                # 토픽 비중 그래프
                st.header("토픽 비중 그래프")
                df_weights = pd.DataFrame({
                    '토픽': [f'토픽 {i+1}' for i in range(st.session_state.num_topics)],
                    '비중': [result['weight'] for result in topic_results]
                })

                colors = generate_colors(st.session_state.num_topics)

                chart = alt.Chart(df_weights).mark_bar().encode(
                    x=alt.X('토픽:N', axis=alt.Axis(labelAngle=0)),
                    y=alt.Y('비중:Q', axis=alt.Axis(format=',.1f')),
                    color=alt.Color('토픽:N', scale=alt.Scale(range=colors))
                ).properties(
                    width=600,
                    height=400,
                    title='문서 내 토픽 비중 (%)'
                )

                text = chart.mark_text(
                    align='center',
                    baseline='bottom',
                    dy=-5
                ).encode(
                    text=alt.Text('비중:Q', format='.1f')
                )

                st.altair_chart(chart + text, use_container_width=True)

                # 네트워크 그래프
                st.header("토픽 단어 네트워크 그래프")
                G = create_network_graph(topic_results, num_words=20)
                img_bytes = plot_network_graph(G)
                st.image(img_bytes, caption="토픽별 상위 20개 단어 네트워크", use_column_width=True)
                
                st.download_button(
                    label="네트워크 그래프 다운로드",
                    data=img_bytes,
                    file_name="topic_network_graph.png",
                    mime="image/png",
                    key="download_graph"
                )

                # 토픽 요약 테이블
                st.subheader("토픽 요약 테이블")
                topic_summary_df = pd.DataFrame([
                    {
                        '토픽 번호': f"토픽{info['topic_num']}",
                        '비중': f"{info['weight']:.1f}%",
                        'LDA 상위 단어': ", ".join(info['lda_words'][:10]),
                        'TF-IDF 상위 단어': ", ".join(info['tfidf_words'][:10])
                    } for info in topic_results
                ])
                st.table(topic_summary_df)

            elif st.session_state.analysis_type == "조건부 분석":
                st.header("조건부 분석 결과")
                
                with st.spinner("조건부 토픽 모델링 실행 중..."):
                    conditional_results = perform_conditional_analysis(
                        df, st.session_state.condition_column, st.session_state.text_column, 
                        st.session_state.num_topics, stop_words, st.session_state.is_numeric, 
                        st.session_state.condition
                    )
                
                for value, topic_results in conditional_results.items():
                    st.subheader(f"{st.session_state.condition_column}: {value}")
                    
                    # 토픽 요약 표시
                    topic_summary = ", ".join([f"토픽{info['topic_num']}({info['topic_name']}, {info['weight']:.1f}%)" for info in topic_results])
                    st.markdown(f'<div class="topic-summary">{topic_summary}</div>', unsafe_allow_html=True)
                    
                    # 토픽 요약 테이블
                    topic_summary_df = pd.DataFrame([
                        {
                            '토픽 번호': f"토픽{info['topic_num']}",
                            '비중': f"{info['weight']:.1f}%",
                            'LDA 상위 단어': ", ".join(info['lda_words'][:10]),
                            'TF-IDF 상위 단어': ", ".join(info['tfidf_words'][:10])
                        } for info in topic_results
                    ])
                    st.table(topic_summary_df)
                    
                    # 네트워크 그래프
                    st.subheader(f"{value} - 토픽 단어 네트워크 그래프")
                    G = create_network_graph(topic_results, num_words=20)
                    img_bytes = plot_network_graph(G)
                    st.image(img_bytes, caption=f"{value} - 토픽별 상위 20개 단어 네트워크", use_column_width=True)
                    
                    st.download_button(
                        label=f"{value} - 네트워크 그래프 다운로드",
                        data=img_bytes,
                        file_name=f"topic_network_graph_{value}.png",
                        mime="image/png",
                        key=f"download_graph_{value}"
                    )
                    
                    st.markdown("---")  # 각 카테고리 결과 사이에 구분선 추가

            # Claude API를 사용한 토픽 해석 부분
            if api_key:
                st.header("토픽 종합 해석")
                
                def interpret_topics_full(api_key, topic_results):
                    anthropic = Anthropic(api_key=api_key)
                    
                    prompt = f"""다음은 LDA 토픽 모델링 결과로 나온 각 토픽의 정보입니다. 이를 바탕으로 전체 토픽을 종합적으로 해석해주세요:
                    
                    {", ".join([f"토픽 {{info['topic_num']}} (비중: {{info['weight']:.1f}}%)" for info in topic_results])}
                    각 토픽의 주요 단어:
                    """
                    for info in topic_results:
                        prompt += f"""
                    토픽 {info['topic_num']} (비중: {info['weight']:.1f}%):
                    LDA 상위 단어: {', '.join(info['lda_words'][:10])}
                    TF-IDF 상위 단어: {', '.join(info['tfidf_words'][:10])}
                    """
                    
                    prompt += """
                    위 정보를 바탕으로 다음 형식에 맞춰 답변해주세요:
                    1. 전체 문서의 주제 요약 (3-4문장):
                       [여기에 전체 문서의 주제를 종합적으로 설명해주세요. 각 토픽의 비중을 고려하여 중요도를 반영해주세요.]
                    2. 각 토픽 요약:
                       [각 토픽에 대해 다음 형식으로 요약해주세요]
                       토픽[번호] "[토픽명]" [비중]%
                       • LDA 상위 단어 10개: [LDA 상위 단어 10개를 쉼표로 구분하여 나열]
                       • TF-IDF 상위 단어 10개: [TF-IDF 상위 단어 10개를 쉼표로 구분하여 나열]
                       • 토픽명 설명: [토픽명이 이렇게 지어진 이유를 1-2문장으로 설명해주세요. LDA와 TF-IDF 상위 단어들이 어떻게 이 토픽명과 연관되는지 설명하세요.]
                       • 토픽 설명: [2-3문장으로 토픽의 전반적인 내용을 설명해주세요.]
                    주의사항:
                    1. 토픽명은 "[구체적인 토픽명]" 형식으로 작성해주세요. 반드시 8어절 이상으로 구체적이고 설명적으로 작성해야 합니다. 
                    2. 예시: "구성원의 전문성 향상을 위한 체계적인 학습과 역량 개발 방안 모색", "조직의 장기적 성과 향상을 위한 핵심 학습 역량 강화 전략", 
                       "현재 컬리지 멤버들의 역할 고민과 향후 발전 방향에 대한 논의" 등
                    3. 토픽명은 단순히 단어를 나열하는 것이 아니라, 토픽의 핵심 주제나 의미를 잘 나타내는 구체적이고 설명적인 문구로 만들어주세요.
                    4. 각 토픽의 LDA 상위 단어와 TF-IDF 상위 단어 10개를 반드시 포함해주세요.
                    위 형식에 맞춰 답변해주세요. 사용자가 쉽게 복사하여 사용할 수 있도록 간결하고 명확하게 작성해주세요.
                    """

                    try:
                        completion = anthropic.completions.create(
                            model="claude-2.1",
                            max_tokens_to_sample=4000,
                            prompt=f"{HUMAN_PROMPT} {prompt} {AI_PROMPT}",
                        )
                        return completion.completion
                    except Exception as e:
                        return f"Claude API 호출 중 오류가 발생했습니다: {str(e)}"

                def interpret_topics_conditional(api_key, topic_results, condition):
                    anthropic = Anthropic(api_key=api_key)
                    
                    prompt = f"""다음은 LDA 토픽 모델링 결과로 나온 각 토픽의 정보입니다. 이를 바탕으로 각 토픽에 대해 간략히 요약해주세요:
                    
                    조건: {condition}
                    {", ".join([f"토픽 {{info['topic_num']}} (비중: {{info['weight']:.1f}}%)" for info in topic_results])}
                    각 토픽의 주요 단어:
                    """
                    for info in topic_results:
                        prompt += f"""
                    토픽 {info['topic_num']} (비중: {info['weight']:.1f}%):
                    LDA 상위 단어: {', '.join(info['lda_words'][:10])}
                    TF-IDF 상위 단어: {', '.join(info['tfidf_words'][:10])}
                    """
                    
                    prompt += """
                    위 정보를 바탕으로 다음 형식에 맞춰 답변해주세요:
                    각 토픽 요약:
                    토픽[번호] "[토픽명]" [비중]%

                    주의사항:
                    1. 토픽명은 "[구체적인 토픽명]" 형식으로 작성해주세요. 반드시 8어절 이상으로 구체적이고 설명적으로 작성해야 합니다. 
                    2. 예시: "구성원의 전문성 향상을 위한 체계적인 학습과 역량 개발 방안 모색", "조직의 장기적 성과 향상을 위한 핵심 학습 역량 강화 전략", 
                       "현재 컬리지 멤버들의 역할 고민과 향후 발전 방향에 대한 논의" 등
                    3. 토픽명은 단순히 단어를 나열하는 것이 아니라, 토픽의 핵심 주제나 의미를 잘 나타내는 구체적이고 설명적인 문구로 만들어주세요.

                    위 형식에 맞춰 각 토픽에 대해 간략히 요약해주세요. 사용자가 쉽게 복사하여 사용할 수 있도록 간결하고 명확하게 작성해주세요.
                    """

                    try:
                        completion = anthropic.completions.create(
                            model="claude-2.1",
                            max_tokens_to_sample=2000,
                            prompt=f"{HUMAN_PROMPT} {prompt} {AI_PROMPT}",
                        )
                        return completion.completion
                    except Exception as e:
                        return f"Claude API 호출 중 오류가 발생했습니다: {str(e)}"

                if st.session_state.analysis_type == "전체 분석":
                    col1, col2 = st.columns([3, 1])
                    with col2:
                        if st.button("토픽 다시 해석하기", key="reinterpret"):
                            st.session_state.topic_interpretation = None

                    with col1:
                        if 'topic_interpretation' not in st.session_state or st.session_state.topic_interpretation is None:
                            with st.spinner("토픽 해석 중..."):
                                st.session_state.topic_interpretation = interpret_topics_full(api_key, topic_results)

                        st.subheader("토픽 모델링 종합 결과")
                        st.text_area("결과를 복사하여 사용하세요:", value=st.session_state.topic_interpretation, height=500)
                else:
                    for value, topic_results in conditional_results.items():
                        st.subheader(f"{st.session_state.condition_column}: {value} - 토픽 해석")
                        if st.button(f"{value} - 토픽 다시 해석하기", key=f"reinterpret_{value}"):
                            st.session_state[f'topic_interpretation_{value}'] = None

                        if f'topic_interpretation_{value}' not in st.session_state or st.session_state[f'topic_interpretation_{value}'] is None:
                            with st.spinner(f"{value} 토픽 해석 중..."):
                                st.session_state[f'topic_interpretation_{value}'] = interpret_topics_conditional(api_key, topic_results, condition=f"{st.session_state.condition_column}: {value}")

                        st.text_area(f"{value} - 결과를 복사하여 사용하세요:", value=st.session_state[f'topic_interpretation_{value}'], height=300)
            else:
                st.warning("Claude API 키가 설정되지 않았습니다. https://console.anthropic.com/settings/keys 에 접속하여 API 키를 발급받으시면 토픽명과 해석을 제공받으실 수 있습니다.")

        except Exception as e:
            st.error(f"분석 중 오류가 발생했습니다: {str(e)}")
    else:
        st.error("유효한 데이터가 없습니다. CSV 파일을 다시 업로드해주세요.")

# 분석 초기화 버튼
if st.button("분석 초기화"):
    for key in st.session_state.keys():
        if key.startswith('topic_interpretation') or key in ['run_analysis', 'run_conditional_analysis', 'conditional_topic_results']:
            del st.session_state[key]
    st.experimental_rerun()

st.markdown("""
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