向量 - 模 余弦值 和 方向角的计算

博客聚焦于向量相关计算,涉及向量的模、余弦值以及角角的计算,属于信息技术领域中数学计算在向量方面的应用。

### 使用词向量嵌入计算余弦相似度 #### 什么是余弦相似度? 余弦相似度用于衡量两个非零向量之间的夹余弦,其取范围在 \((-1)\) 到 \(1\) 之间。具体来说,当两个向量方向完全一致时,余弦相似度为 \(1\);当两向量互相垂直时,余弦相似度为 \(0\);而当两向量方向完全相反时,余弦相似度为 \(-1\) [^1]。 #### 如何利用词向量嵌入计算余弦相似度? 词向量嵌入型(如Word2Vec、GloVe)能够将词语映射到高维空间中的稠密向量表示。这些向量捕捉了词语的语义特征以及上下文关系。因此,在获得两个词语对应的词向量之后,可以通过以下方式计算它们的余弦相似度: ##### 数学定义 假设两个向量分别为 \(\vec{A}\) \(\vec{B}\),则它们的余弦相似度可按如下公式计算: \[ \text{cosine\_similarity} = \frac{\vec{A} \cdot \vec{B}}{\|\vec{A}\| \|\vec{B}\|} \] 其中: - \(\vec{A} \cdot \vec{B}\) 表示向量点积; - \(\|\vec{A}\|\) \(\|\vec{B}\|\) 分别表示向量 \(\vec{A}\) \(\vec{B}\) 的长。 ##### 计算过程 以下是基于Python实现的一个简单代码示例,展示如何使用预训练好的Word2Vec型来计算两个词语间的余弦相似度: ```python from gensim.models import KeyedVectors import numpy as np # 加载预训练的Word2Vec型 model_path = 'path_to_word2vec_model.bin' word_vectors = KeyedVectors.load_word2vec_format(model_path, binary=True) def cosine_similarity(vec_a, vec_b): """计算两个向量余弦相似度""" dot_product = np.dot(vec_a, vec_b) norm_a = np.linalg.norm(vec_a) norm_b = np.linalg.norm(vec_b) return dot_product / (norm_a * norm_b) # 获取两个词语的向量表示 word1 = "king" word2 = "queen" if word1 in word_vectors and word2 in word_vectors: vector_1 = word_vectors[word1] vector_2 = word_vectors[word2] similarity = cosine_similarity(vector_1, vector_2) print(f"Cosine Similarity between '{word1}' and '{word2}': {similarity}") else: print("One or both words are not present in the vocabulary.") ``` 上述代码展示了加载Word2Vec型并获取指定词语对应向量的过程。随后通过自定义函数 `cosine_similarity` 来完成余弦相似度的计算 [^3]。 #### 隐藏层的作用 在某些神经网络架构中,隐藏层负责提取输入数据的重要特征。对于词向量而言,通常会先将词语转换为其独热编码形式,再经过线性变换激活函数处理后形成最终的隐含状态表示。这一过程中涉及到了权重矩阵的操作,例如将所有one-hot向量乘以共享权重矩阵后再求均得到隐藏层向量 [^4]。 #### 共现概率与词向量质量评估 理想情况下,由词向量所决定的功能应该能良好反映词语间共现的概率比例关系。这意味着如果某个特定的词向量确实具备这样的特性,则它就能够有效表达出不同词语之间的关联信息 [^5]。
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