Python中的字符串相似度

一、Python字符串相似度

利用difflib模块—实现两个字符串或文本相似度比较

首先导入difflib模块

import difflib

示例：

Str = '上海中心大厦'
s1  = '大厦'
s2  = '上海中心'
s3  = '上海中心大楼'

print(difflib.SequenceMatcher(None, Str, s1).quick_ratio())  
print(difflib.SequenceMatcher(None, Str, s2).quick_ratio())  
print(difflib.SequenceMatcher(None, Str, s3).quick_ratio())

0.5
0.8
0.8333333333333334

二、Python相似度评估

在评估相似度的时候，经常会用到“距离”：

1. 在计算图片的相似度时，我自己用到过余弦距离

(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：

夹角余弦取值范围为[-1,1]。夹角余弦越大表示两个向量的夹角越小，夹角余弦越小表示两向量的夹角越大。当两个向量的方向重合时夹角余弦取最大值1，当两个向量的方向完全相反夹角余弦取最小值-1。

import numpy as np
# 余弦相似度（法1）：
def cosin_distance2(vector1, vector2):
 
    user_item_matric = np.vstack((vector1, vector2))
    sim = user_item_matric.dot(user_item_matric.T)
    norms = np.array([np.sqrt(np.diagonal(sim))])
    user_similarity = (sim / norms / norms.T)[0][1]
    return user_similarity
 
data = np.load("data/all_features.npy")
#sim = cosin_distance(data[22], data[828])
sim = cosin_distance2(data[22], data[828])
print(sim)
 
# 余弦相似度（法2）
from sklearn.metrics.pairwise import cosine_similarity
a = np.array([1, 2, 8, 4, 6])
a1 = np.argsort(a)
user_tag_matric = np.vstack((a, a1))
user_similarity = cosine_similarity(user_tag_matric)
print(user_similarity[0][1])
 
# 余弦相似度（法3）
from sklearn.metrics.pairwise import pairwise_distances
a = np.array([1, 2, 8, 4, 6])
a1 = np.argsort(a)
user_tag_matric = np.vstack((a, a1))
user_similarity = pairwise_distances(user_tag_matric, metric='cosine')
print(1-user_similarity[0][1])

需要注意的一点是，用pairwise_distances计算的Cosine distance是1-（cosine similarity）结果

2.欧式距离

欧氏距离是最易于理解的一种距离计算方法，源自欧氏空间中两点间的距离公式

# 1) given two data points, calculate the euclidean distance between them
def get_distance(data1, data2):
    points = zip(data1, data2)
    diffs_squared_distance = [pow(a - b, 2) for (a, b) in points]
    return math.sqrt(sum(diffs_squared_distance))

3. 曼哈顿距离

从名字就可以猜出这种距离的计算方法了。想象你在曼哈顿要从一个十字路口开车到另外一个十字路口，驾驶距离是两点间的直线距离吗？显然不是，除非你能穿越大楼。实际驾驶距离就是这个“曼哈顿距离”。而这也是曼哈顿距离名称的来源， 曼哈顿距离也称为城市街区距离(CityBlock distance)。

def Manhattan(vec1, vec2):
    npvec1, npvec2 = np.array(vec1), np.array(vec2)
    return np.abs(npvec1-npvec2).sum()
# Manhattan_Distance,

4.切比雪夫距离

国际象棋玩过么？国王走一步能够移动到相邻的8个方格中的任意一个。那么国王从格子(x1,y1)走到格子(x2,y2)最少需要多少步？自己走走试试。你会发现最少步数总是max(| x2-x1 | , | y2-y1 | ) 步。有一种类似的一种距离度量方法叫切比雪夫距离。

def Chebyshev(vec1, vec2):
    npvec1, npvec2 = np.array(vec1), np.array(vec2)
    return max(np.abs(npvec1-npvec2))
# Chebyshev_Distance

5.闵可夫斯基距离

闵氏距离不是一种距离，而是一组距离的定义

#!/usr/bin/env python
 
from math import*
from decimal import Decimal
 
def nth_root(value,n_root):
    root_value=1/float(n_root)
    return round(Decimal(value)**Decimal(root_value),3)
 
def minkowski_distance(x,y,p_value):
    return nth_root(sum(pow(abs(a-b),p_value) for a,b in zip(x,y)),p_value)
 
print(minkowski_distance([0,3,4,5],[7,6,3,-1],3))

6.标准化欧氏距离

标准化欧氏距离是针对简单欧氏距离的缺点而作的一种改进方案。标准欧氏距离的思路：既然数据各维分量的分布不一样，好吧！那我先将各个分量都“标准化”到均值、方差相等吧

def Standardized_Euclidean(vec1,vec2,v):
    from scipy import spatial
    npvec = np.array([np.array(vec1), np.array(vec2)])
    return spatial.distance.pdist(npvec, 'seuclidean', V=None)
# Standardized Euclidean distance
# http://blog.csdn.net/jinzhichaoshuiping/article/details/51019473

7.马氏距离

def Mahalanobis(vec1, vec2):
    npvec1, npvec2 = np.array(vec1), np.array(vec2)
    npvec = np.array([npvec1, npvec2])
    sub = npvec.T[0]-npvec.T[1]
    inv_sub = np.linalg.inv(np.cov(npvec1, npvec2))
    return math.sqrt(np.dot(inv_sub, sub).dot(sub.T))
# MahalanobisDistance

8.编辑距离

def Edit_distance_str(str1, str2):
    import Levenshtein
    edit_distance_distance = Levenshtein.distance(str1, str2)
    similarity = 1-(edit_distance_distance/max(len(str1), len(str2)))
    return {'Distance': edit_distance_distance, 'Similarity': similarity}
# Levenshtein distance

其中，输入数据是两个同维度的数组