自然语言处理系列二十七》文本相似度算法》字符串编辑距离》Java代码实现

注：此文章内容均节选自充电了么创始人，CEO兼CTO陈敬雷老师的新书《分布式机器学习实战》（人工智能科学与技术丛书）【陈敬雷编著】【清华大学出版社】

自然语言处理系列二十七

文本相似度算法

在自然语言处理中，我们经常需要判定两个东西是否相似。比如，在微博的热点话题推荐那里，我们需要比较微博之间的相似度，让相似度高的微博聚集在一起形成一个簇，提出一个主题。在问答系统中，比如说人工客服，我们需要提前准备好问题和一些答案，让用户输入的问题与题库中的问题进行相似度的比较，最后输出答案。
在推荐系统中，我们需要提取一个用户的所有物品，在根据这个物品找到对应的用户群，比较两个用户之间的相似性，在进行相应的推荐（协同过滤）。在对语料进行预处理的时候，我们需要给予文本的相似度，把相似度高的重复主题过滤掉。
总之，相似度是一种非常有用的工具，可以帮助我们解决很多问题。一般来说，是比较两个物体（商品，文本）之间的相似度。这里的相似度是一个抽象的值，它可以抽象成估计的百分比。在推荐工程中，计算相似度是为了给用户推送一定量的物品。即把所有的相似度排序，然后选出最高的那几个物品。
人是很容易判断出物品的相似度的，人们会在心里有一个考量。那么程序如何判断呢？
如果是文本分析，它首先就要用到分词技术，然后去掉不必要的词（语气词，连接词）。然后对词给一个抽象的量表示权重，最后在用一些方法去统计出整体的相似度。如果是其他的，可能首先也需要进行数据清洗的工作，留下那些关键的能够表示物体特征的部分，对这些部分定权值，再去估计整体。
下面给大家介绍几种常见的文本相似度算法，比如字符串编辑距离、余弦相似度等。

字符串编辑距离

字符串编辑距离是做文本相似度经常用到的算法，下面我们介绍其原理，并同时用Java和Python代码实现。

Java代码实现

Java实现代码如下所示：

package com.chongdianleme.job;
/**
 * Created by 充电了么App - 陈敬雷
 * 充电了么App官网：http://chongdianleme.com/
 * 充电了么App - 专注上班族职业技能提升充电学习的在线教育平台
 * 字符串编辑距离相似度演示
*/
public class LevensteinDistance {
     
    public static void main(String[] args) {
     
        String str1 = "充电了么App - 专注上班族职业技能提升充电学习的在线教育平台";
        String str2 = "充电了么是专注上班族职业技能提升充电学习的在线教育平台";
        double sim =sim(str1,str2);
        System.out.println(sim);
    }
    /**
     * 计算相似度，归一化0到1之间的小数值
     * @param str1 str1
     * @param str2 str2
     * @return sim
     */
    public static double sim(String str1, String str2)
    {
     
        int distance = distance(str1, str2);
        return 1 - (double) distance / Math.max(str1.length(), str2.length());
    }
    private static int min(int one, int two, int three) {
     
        int min = one;
        if (two < min) {
     
            min = two;
        }
        if (three < min) {
     
            min = three;
        }
        return min;
    }
    /**
     * 字符串编辑距离函数
     * @param str1
     * @param str2
     * @return
     */
    public static int distance(String str1, String str2) {
     
        int d[][]; // 矩阵
        int n = str1.length();
        int m = str2.length();
        int i; // 遍历str1的
        int j; // 遍历str2的
        char ch1; // str1的
        char ch2; // str2的
        int temp; // 记录相同字符,在某个矩阵位置值的增量,不是0就是1
        if (n == 0) {
     
            return m;
        }
        if (m == 0) {
     
            return n;
        }
        d = new int[n + 1][m + 1];
        for (i = 0; i <= n; i++) {
      // 初始化第一列
            d[i][0] = i;
        }
        for (j = 0; j <= m; j++) {
      // 初始化第一行
            d[0][j] = j;
        }
        for (i = 1; i <= n; i++) {
      // 遍历str1
            ch1 = str1.charAt(i - 1);
            // 去匹配str2
            for (j = 1; j <= m; j++) {
     
                ch2 = str2.charAt(j - 1);
                if (ch1 == ch2) {
     
                    temp = 0;
                } else {
     
                    temp = 1;
                }
                // 左边+1,上边+1, 左上角+temp取最小
                d[i][j] = min(d[i - 1][j] + 1, d[i][j - 1] + 1, d[i - 1][j - 1] + temp);
            }
        }
        return d[n][m];
    }
}

总结

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