[KDD,ML]奇异值分解(SVD)的物理意义

以下均是从吴军的数学之美当中摘抄的:  

  现在让我们来看看奇异值分解是怎么回事。首先,我们可以用一个大矩阵A来描述这一百万篇文章和五十万词的关联性。这个矩阵中,每一行对应一篇文 章,每一列对应一个词。

[KDD,ML]奇异值分解(SVD)的物理意义_第1张图片

[KDD,ML]奇异值分解(SVD)的物理意义_第2张图片


  在上面的图中,M=1,000,000N=500,000。第 行,第 列的元素,是字典中第 个词在第 篇文章中出现的加权词频(比如,TF/IDF)。读者可能已经注意到了,这个矩阵非常大,有一百万乘以五十万,即五千亿个元素。

 

  奇异值分解就是把上面这样一个大矩阵,分解成三个小矩阵相乘,如下图所示。比如把上面的例子中的矩阵分解成一个一百万乘以一百的矩阵X,一个一百乘以一百的矩阵B,和一个一百乘以五十万的矩阵Y。这三个矩阵的元素总数加起来也不过1.5亿,仅仅是原来的三千分之一。相应的存储量和计算量都会小三个数量级以上。

  

  [KDD,ML]奇异值分解(SVD)的物理意义_第3张图片

 

  三个矩阵有非常清楚的物理含义:

  第一个矩阵X中的每一行表示意思相关的一类词,其中的每个非零元素表示这类词中每个词的重要性(或者说相关性),数值越大越相关。

  第三个矩阵Y中的每一列表示同一主题一类文章,其中每个元素表示这类文章中每篇文章的相关性。

  第二个矩阵B则表示类词和文章之间的相关性。因此,我们只要对关联矩阵A进行一次奇异值分解,我们就可以同时完成了近义词分类和文章的分类。(同时得到每类文章和每类词的相关性)。

  

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