余弦距离与欧式距离

前几天在做数据分析笔试题的时候,上面问到了欧氏距离和余弦距离的差别,并不是很清楚。因此,在此学习下这个知识点,作个总结。
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一、余弦距离

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简单来说,余弦相似度,就是计算两个向量间的夹角的余弦值。余弦距离就是用1减去这个获得的余弦相似度。

由上面的余弦距离可以知道,余弦距离的取值范围为[0,2] ,这就满足了非负性的性质。

二、欧式距离

欧式距离就是常用的距离计算公式:
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三、两者之间的关系

当向量的模长是经过归一化的,此时欧氏距离与余弦距离有着单调的关系
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在此场景下,如果选择距离最小(相似度最大)的近邻,那么使用余弦相似度和欧氏距离的结果是相同的。

四、什么时候用余弦距离什么时候用欧式距离呢?

总体来说,欧氏距离体现数值上的绝对差异,而余弦距离体现方向上的相对差异

1)例如,统计两部剧的用户观看行为,用户A的观看向量为(0,1),用户B为(1,0);此时二者的余弦距很大,而欧氏距离很小;我们分析两个用户对于不同视频的偏好,更关注相对差异,显然应当使用余弦距离。这里的观看向量为0(没有观看),1(观看)。此类的统计与具体的数值无关,比如观看时长,观看次数等。因此为了体现方向上的差异,采用余弦距离。

2)而当我们分析用户活跃度,以登陆次数(单位:次)和平均观看时长(单:分钟)作为特征时,余弦距离会认为(1,10)、(10,100)两个用户距离很近;但显然这两个用户活跃度是有着极大差异的,此时我们更关注数值绝对差异,应当使用欧氏距离。这个例子与上面的不同,更注重的是数量关系,比如登录次数,观看时长等,而不是是否观看。因此,为了体现数值上的差异,采用高欧氏距离。

总结:在日常使用中需要注意区分,余弦距离虽然不是一个严格意义上的距离度量公式,但是形容两个特征向量之间的关系还是有很大用处的。比如人脸识别,推荐系统等