Python 余弦相似度与皮尔逊相关系数 计算实例

yipeiwu_com6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

Python探索之SocketServer详解

SocketServer,网络通信服务器,是Python标准库中的一个模块,其作用是创建网络服务器。SocketServer模块定义了一些类来处理诸如TCP、UDP、UNIX流和UNIX...

opencv3/C++实现视频读取、视频写入

opencv3/C++实现视频读取、视频写入

视频读取 视频读取,主要利用VideoCapture类下的方法打开视频并获取视频中的帧,具体示例如下: #include<iostream> #include<op...

Python 专题一 函数的基础知识

Python 专题一 函数的基础知识

最近才开始学习Python语言,但就发现了它很多优势(如语言简洁、网络爬虫方面深有体会).我主要是通过《Python基础教程》和"51CTO学院 智普教育的python视频"学习,在看视...

利用Python脚本在Nginx和uwsgi上部署MoinMoin的教程

在 CentOS 下使用 apache+mod_wsgi 部署了 MoinMoin,但是编辑和保存页面很慢,于是准备使用 nginx+uwsgi 重新部署 本文假定已经按照官方指引 Qu...

python实现批量文件重命名

python实现批量文件重命名

本文实例为大家分享了python批量文件重命名的具体代码,供大家参考,具体内容如下 问题描述 最近遇到朋友求助,如何将大量文件名前面的某些字符删除。 即将图中文件前的编号删除。 P...