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
知识分享小能手3 小时前
高等数学学习教程,从入门到精通,定积分 — 知识点全面总结(10)
学习·机器学习·概率论
FL162386312910 小时前
非机动车闯红灯电动摩托车闯红灯检测数据集VOC+YOLO格式1754张3类别
人工智能·yolo·机器学习
逻辑君16 小时前
ANNA 认知引擎 · Humanoid 机器人训练白皮书
人工智能·深度学习·机器学习·机器人
乐思智能科技有限公司17 小时前
PLECS软件学习使用(二)直流电机基本系统模型
人工智能·算法·机器学习·面试·职场和发展
旋生万物18 小时前
电磁力 = 螺旋联络的 90° 旋转?麦克斯韦方程组的几何重构
人工智能·python·算法·机器学习·copilot·世界模型·物理ai
段一凡-华北理工大学19 小时前
AI推动工业智能化转型~系列文章07:分类与诊断算法体系:故障识别的完整工具箱
数据库·人工智能·算法·机器学习·分类·数据挖掘·高炉炼铁智能化
简信CRM19 小时前
适合离散制造中小工厂 MES 系统推荐
算法·机器学习·制造
skywalk816320 小时前
经过多次尝试,在kaggle 双T4训练Qwen2.5-0.5B的正确打开方式是:
人工智能·深度学习·机器学习·qwen2.5·段言
半兽先生21 小时前
大模型技术开发与应用——5.大模型Agent开发(CrewAI)
大数据·人工智能·python·机器学习·ai
hhzz1 天前
机器学习-算法模型系列文章:07-SVM 一巴掌拍出来的超平面:SVM核函数选错,再干净的数据也救不了你
算法·机器学习·支持向量机