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《自然语言处理原理与实战》（人工智能科学与技术丛书）【陈敬雷编著】【清华大学出版社】

自然语言处理系列三十一

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。

余弦相似度

余弦相似度一般比字符串编辑距离的效果要好一些，下面我们介绍其原理，并同时用Java和Python代码实现。

Python代码实现

余弦相似度Python实现代码如下：

#!/usr/bin/python
# -*- coding: utf-8 -*-
#__author__ = '陈敬雷'
import numpy as np
import re
print("充电了么App官网：www.chongdianleme.com")
print("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")
""" 
字符串余弦相似度
"""
def get_word_vector(s1, s2):
    """
    :param s1: 字符串1
    :param s2: 字符串2
    :return: 返回字符串切分后的向量
    """
    # 字符串中文按字分，英文按单词，数字按空格
    regEx = re.compile('[\\W]*')
    res = re.compile(r"([\u4e00-\u9fa5])")
    p1 = regEx.split(s1.lower())
    str1_list = []
    for str in p1:
        if res.split(str) == None:
            str1_list.append(str)
        else:
            ret = res.split(str)
            for ch in ret:
                str1_list.append(ch)
    # print(str1_list)
    p2 = regEx.split(s2.lower())
    str2_list = []
    for str in p2:
        if res.split(str) == None:
            str2_list.append(str)
        else:
            ret = res.split(str)
            for ch in ret:
                str2_list.append(ch)
    # print(str2_list)
    list_word1 = [w for w in str1_list if len(w.strip()) > 0]  # 去掉为空的字符
    list_word2 = [w for w in str2_list if len(w.strip()) > 0]  # 去掉为空的字符
    # 列出所有的词,取并集
    key_word = list(set(list_word1 + list_word2))
    # 给定形状和类型的用0填充的矩阵存储向量
    word_vector1 = np.zeros(len(key_word))
    word_vector2 = np.zeros(len(key_word))
    # 计算词频
    # 依次确定向量的每个位置的值
    for i in range(len(key_word)):
        # 遍历key_word中每个词在句子中的出现次数
        for j in range(len(list_word1)):
            if key_word[i] == list_word1[j]:
                word_vector1[i] += 1
        for k in range(len(list_word2)):
            if key_word[i] == list_word2[k]:
                word_vector2[i] += 1

    # 输出向量
    return word_vector1, word_vector2

def cos_dist(vec1, vec2):
    """
    :param vec1: 向量1
    :param vec2: 向量2
    :return: 返回两个向量的余弦相似度
    """
    dist1 = float(np.dot(vec1, vec2) / (np.linalg.norm(vec1) * np.linalg.norm(vec2)))
    return dist1

if __name__ == '__main__':
    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"
    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"
    v1, v2 = get_word_vector(str1,str2)
    print(cos_dist(v1,v2))

总结

此文章有对应的配套新书教材和视频：

【配套新书教材】
《自然语言处理原理与实战》（人工智能科学与技术丛书）【陈敬雷编著】【清华大学出版社】
新书特色：本书从自然语言处理基础开始，逐步深入各种NLP热点前沿技术，使用了Java和Python两门语言精心编排了大量代码实例，契合公司实际工作场景技能，侧重实战。
全书共分为19章，详细讲解中文分词、词性标注、命名实体识别、依存句法分析、语义角色标注、文本相似度算法、语义相似度计算、词频-逆文档频率(TF-IDF)、条件随机场、新词发现与短语提取、搜索引擎Solr Cloud和Elasticsearch、Word2vec词向量模型、文本分类、文本聚类、关键词提取和文本摘要、自然语言模型（Language Model）、分布式深度学习实战等内容，同时配套完整实战项目，例如对话机器人实战、搜索引擎项目实战、推荐算法系统实战。
本书理论联系实践，深入浅出，知识点全面，通过阅读本书，读者不仅可以理解自然语言处理的知识，还能通过实战项目案例更好地将理论融入实际工作中。
《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】
新书特色：深入浅出，逐步讲解分布式机器学习的框架及应用配套个性化推荐算法系统、人脸识别、对话机器人等实战项目。

【配套视频】

推荐系统/智能问答/人脸识别实战 视频教程【陈敬雷】
视频特色：把目前互联网热门、前沿的项目实战汇聚一堂，通过真实的项目实战课程，让你快速成为算法总监、架构师、技术负责人！包含了推荐系统、智能问答、人脸识别等前沿的精品课程，下面分别介绍各个实战项目：
1、推荐算法系统实战
听完此课，可以实现一个完整的推荐系统！下面我们就从推荐系统的整体架构以及各个子系统的实现给大家深度解密来自一线大型互联网公司重量级的实战产品项目！
2、智能问答/对话机器人实战
由浅入深的给大家详细讲解对话机器人项目的原理以及代码实现、并在公司服务器上演示如何实际操作和部署的全过程！
3、人脸识别实战
从人脸识别原理、人脸识别应用场景、人脸检测与对齐、人脸识别比对、人脸年龄识别、人脸性别识别几个方向，从理论到源码实战、再到服务器操作给大家深度讲解！

自然语言处理NLP原理与实战 视频教程【陈敬雷】
视频特色：《自然语言处理NLP原理与实战》包含了互联网公司前沿的热门算法的核心原理，以及源码级别的应用操作实战，直接讲解自然语言处理的核心精髓部分，自然语言处理从业者或者转行自然语言处理者必听视频！

人工智能《分布式机器学习实战》 视频教程【陈敬雷】
视频特色：视频核心内容有互联网公司大数据和人工智能、大数据算法系统架构、大数据基础、Python编程、Java编程、Scala编程、Docker容器、Mahout分布式机器学习平台、Spark分布式机器学习平台、分布式深度学习框架和神经网络算法、自然语言处理算法、工业级完整系统实战（推荐算法系统实战、人脸识别实战、对话机器人实战）。

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