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
Mr数据杨16 分钟前
手写数字识别如何支撑文档数字化应用
机器学习·数据分析·kaggle
AI科技星2 小时前
全域数学·72分册:场计算机卷【乖乖数学】
算法·机器学习·数学建模·数据挖掘·量子计算
我是大聪明.4 小时前
CUDA矩阵乘法优化:共享内存分块与Warp级执行机制深度解析
人工智能·深度学习·线性代数·机器学习·矩阵
Mr数据杨4 小时前
四子棋智能体构建与在线对抗决策应用
机器学习·数据分析·kaggle
AI科技星6 小时前
科幻艺术书本封面:《全域数学》第一部·数术本源 第三卷 代数原本(P95-141)完整五级目录【乖乖数学】
算法·机器学习·数学建模·数据挖掘·量子计算
Mr数据杨7 小时前
灾害推文识别与应急信息筛选优化
机器学习·数据分析·kaggle
大模型最新论文速读7 小时前
Select to Think:蒸馏 token 排序能力,效果平均提升24%
论文阅读·人工智能·深度学习·机器学习·自然语言处理
老了,不知天命7 小时前
鳶尾花項目JAVA
java·开发语言·机器学习
Mr数据杨7 小时前
房屋售价预测在房地产估价与风控中的应用
机器学习·数据分析·kaggle
不会编程的懒洋洋7 小时前
C# P/Invoke 基础
开发语言·c++·笔记·安全·机器学习·c#·p/invoke