Python 余弦相似度与皮尔逊相关系数 计算实例

yipeiwu_com5年前Python基础

夹角余弦(Cosine)

也可以叫余弦相似度。 几何中夹角余弦可用来衡量两个向量方向的差异,机器学习中借用这一概念来衡量样本向量之间的差异。

(1)在二维空间中向量A(x1,y1)与向量B(x2,y2)的夹角余弦公式:

(2) 两个n维样本点a(x11,x12,…,x1n)和b(x21,x22,…,x2n)的夹角余弦

类似的,对于两个n维样本点a(x11,x12,…,x1n)和b(x21,x22,…,x2n),可以使用类似于夹角余弦的概念来衡量它们间的相似程度。

即:

余弦取值范围为[-1,1]。求得两个向量的夹角,并得出夹角对应的余弦值,此余弦值就可以用来表征这两个向量的相似性。夹角越小,趋近于0度,余弦值越接近于1,它们的方向更加吻合,则越相似。当两个向量的方向完全相反夹角余弦取最小值-1。当余弦值为0时,两向量正交,夹角为90度。因此可以看出,余弦相似度与向量的幅值无关,只与向量的方向相关。

import numpy as np
x=np.random.random(10)
y=np.random.random(10)
 
#方法一:根据公式求解
d1=np.dot(x,y)/(np.linalg.norm(x)*np.linalg.norm(y))
 
#方法二:根据scipy库求解
from scipy.spatial.distance import pdist
X=np.vstack([x,y])
d2=1-pdist(X,'cosine')

两个向量完全相等时,余弦值为1,如下的代码计算出来的d=1。

d=1-pdist([x,x],'cosine')

皮尔逊相关系数(Pearson correlation)

(1) 皮尔逊相关系数的定义

前面提到的余弦相似度只与向量方向有关,但它会受到向量的平移影响,在夹角余弦公式中如果将 x 平移到 x+1, 余弦值就会改变。怎样才能实现平移不变性?这就要用到皮尔逊相关系数(Pearson correlation),有时候也直接叫相关系数。

如果将夹角余弦公式写成:

皮尔逊相关系数具有平移不变性和尺度不变性,计算出了两个向量(维度)的相关性。

在python中的实现:'

import numpy as np
x=np.random.random(10)
y=np.random.random(10)
 
#方法一:根据公式求解
x_=x-np.mean(x)
y_=y-np.mean(y)
d1=np.dot(x_,y_)/(np.linalg.norm(x_)*np.linalg.norm(y_))
 
#方法二:根据numpy库求解
X=np.vstack([x,y])
d2=np.corrcoef(X)[0][1]

相关系数是衡量随机变量X与Y相关程度的一种方法,相关系数的取值范围是[-1,1]。相关系数的绝对值越大,则表明X与Y相关度越高。当X与Y线性相关时,相关系数取值为1(正线性相关)或-1(负线性相关)。

相关文章

CentOS 7下Python 2.7升级至Python3.6.1的实战教程

CentOS 7下Python 2.7升级至Python3.6.1的实战教程

前言 大家应该都知道,Centos是目前最为流行的Linux服务器系统,其默认的Python 2.x,但是根据python社区的规划,在不久之后,整个社区将向Python3迁移,且将不在...

PyQt5每天必学之工具提示功能

PyQt5每天必学之工具提示功能

本文将教会我们如何使用PyQt5控件的工具提示功能。 #!/usr/bin/python3 # -*- coding: utf-8 -*- """ PyQt5 教程 这个例子显示...

Python实现更改图片尺寸大小的方法(基于Pillow包)

本文实例讲述了Python实现更改图片尺寸大小的方法。分享给大家供大家参考,具体如下: 1、PIL包推荐Pillow 。 2、源码: #encoding=utf-8 #author:...

Python-numpy实现灰度图像的分块和合并方式

我就废话不多说了,直接上代码吧! from numpy import * import numpy as np import cv2, os, math, os.path from...

python中的&&及||的实现示例

首先说明一下,在python中是没有&&及||这两个运算符的,取而代之的是英文and和or。其他运算符没有变动。 接着重点要说明的是python中的a.any(),我之所以会涉及到这个函...