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向量范数 vs 空间点距离

绪:本文主要介绍向量范数和空间点距离;包括:向量范数定义;欧式距离;曼哈顿距离;切比雪夫距离;闵可夫斯基距离;马氏距离;
工具/原料

图像基础

方法/步骤
1

向量范数norm:||x||向量的范数简单可理解为向量的长度,或者两个点之间的距离;向量的范数是一个函数||x||,满足:非负性||x||>=0;齐次性||cx||=|c| ||x||;三角不等性:两边之和大于第三边,||x+y||<=||x||+||y||;常用范数形式:L1范数:||x||为x向量各元素绝对值之和;L2范数:||x||为x向量各元素平方和的1/2次方;Lp范数:||x||为x向量各元素绝对值p次方和的1/p次方;L∞范数:||x||为x向量各元素绝对值最大的元素的绝对值;椭球向量范数:||x||A = sqrt[T(x)Ax], T(x)代表x的转置。

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欧式距离Euclidean distance:对应L2范数两点之间或多点之间的距离;设n为空间中x1(x11,x12,..,x1n)与x2(x21,x22,..,x2n)间的欧式距离:

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曼哈顿距离Manhattan Distance:对应L1范数在欧几里得空间中,固定直角坐标系上两点所形成的线段对轴产生的投影的距离总和;例如:点(x1,y1)(x2,y2)的曼哈顿距离为d=|x1-x2|+|y1-y2|;

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切比雪夫距离Chebyshev distance:对应L∞范数若两向量分别为x1(x11, x12, x13, ... , x1n)和x2(x21, x22, x23, ... , x2n),则其切比雪夫距离为:d = max(|x1i - x2i|)。

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闵可夫斯基距离Minkowski Distance:对应Lp范数闵式距离是一组距离的定义,两个n维变量x1(x11,x12,…,x1n)和x2(x21,x22,…,x2n),其闵可夫斯基距离定义为:其中p是一个变参数。当p=1时,就是曼哈顿距离,当p=2时,就是欧氏距离,当p→∞时,就是切比雪夫距离,      根据变参数的不同,闵氏距离可以表示一类的距离。

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马氏距离Mahalanobis:对应椭球范数有m个样本向量x1~xm,协方差矩阵记为S,均值记为向量μ,则其中样本向量x到μ的马氏距离表示为:协方差矩阵Cov(x,y) = E{ [x-E(x)] [y-E(y)]},其中E为数学期望;向量xi与xj之间的马氏距离定义为:优缺点:与量纲无关,排除变量之间的相关性的干扰。

注意事项
1

范数的定义

2

L1范数,L2范数

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