第十八章 番外 余弦相似度

余弦相似度(Cosine Similarity)是一种衡量两个非零向量之间角度的度量方式,用于评估它们之间的相似性。它的值范围从 -1 到 1,其中 1 表示完全相同的方向(即向量完全相同),0 表示正交(没有相似性),而 -1 表示完全相反的方向。

假设我们有两个向量 A 和 B,它们的余弦相似度可以通过以下公式计算:

\\text{similarity} = \\cos(\\theta) = \\frac{\\mathbf{A} \\cdot \\mathbf{B}}{\|\\mathbf{A}\| \|\\mathbf{B}\|}

其中:

  • \\mathbf{A} \\cdot \\mathbf{B} 是向量 A 和 B 的点积(内积)。
  • \|\\mathbf{A}\| 和 和 和 \|\\mathbf{B}\| 分别是向量 A 和 B 的模长(长度)。

具体来说:

  • 点积(内积) \\mathbf{A} \\cdot \\mathbf{B} = \\sum_{i=1}\^{n} A_i B_i ,其中 (n) 是向量的维度。
  • 模长(长度) \|\\mathbf{A}\| = \\sqrt{\\sum_{i=1}{n} A_i\^2}

公式可以进一步展开为:

\\text{similarity} = \\frac{\\sum\\limits_{i=1}\^{n} A_i B_i}{\\sqrt{\\sum\\limits_{i=1}\^{n} A_i\^2} \\sqrt{\\sum\\limits_{i=1}\^{n} B_i\^2}}

示例计算

假设我们有两个向量 A 和 B,其中:

  • \\mathbf{A} = \[1, 2, 3\]
  • \\mathbf{B} = \[4, 5, 6\]

我们可以按照上述公式计算它们之间的余弦相似度:

  1. 点积
    \\mathbf{A} \\cdot \\mathbf{B} = 14 + 25 + 3\*6 = 4 + 10 + 18 = 32
  2. 模长
    • \|\\mathbf{A}\| = \\sqrt{12 + 22 + 3\^2} = \\sqrt{1 + 4 + 9} = \\sqrt{14}
    • \|\\mathbf{B}\| = \\sqrt{42 + 52 + 6\^2} = \\sqrt{16 + 25 + 36} = \\sqrt{77}
  3. 余弦相似度
    \\text{similarity} = \\frac{32}{\\sqrt{14} \\sqrt{77}} = \\frac{32}{\\sqrt{1078}}

我们可以使用 Python 来计算这个值:

python 复制代码
import numpy as np

# 定义两个向量
vector_a = np.array([1, 2, 3])
vector_b = np.array([4, 5, 6])

# 计算点积
dot_product = np.dot(vector_a, vector_b)

# 计算模长
norm_a = np.linalg.norm(vector_a)
norm_b = np.linalg.norm(vector_b)

# 计算余弦相似度
cosine_similarity = dot_product / (norm_a * norm_b)

print("Cosine similarity:", cosine_similarity)
相关推荐
FluxMelodySun19 分钟前
机器学习(三十三) 概率图模型与隐马尔可夫模型
人工智能·机器学习
V搜xhliang024628 分钟前
OpenClaw、AI大模型赋能数据分析与学术科研 学习
人工智能·深度学习·学习·机器学习·数据挖掘·数据分析
Luca_kill1 小时前
实战指南:用 Python + NLP 搭建一套轻量级 AI 舆情监控系统
人工智能·python·机器学习·nlp·舆情监控
自由的风.2 小时前
【无标题】
人工智能·机器学习·自然语言处理
云和数据.ChenGuang2 小时前
机器学习之超参数是什么?
人工智能·深度学习·神经网络·目标检测·机器学习·自然语言处理·语音识别
曦樂~3 小时前
【机器学习】分类Classification
人工智能·机器学习·分类
liuyukuan3 小时前
集成学习有哪些框架
人工智能·机器学习·集成学习
XY_墨莲伊4 小时前
【实战项目】基于B/S结构Flask+Folium技术的出租车轨迹可视化分析系统(文末含完整源代码)
开发语言·后端·python·算法·机器学习·flask
hmbbcsm5 小时前
第一次尝试微调
人工智能·深度学习·机器学习
wayz115 小时前
Day 6 编程实战:决策树与过拟合分析
算法·决策树·机器学习