C#——Dictionary<TKey, TValue> 计算向量的余弦值

说明：三角函数的余弦值Cos我想，每个学计算机的理工人都知道，但是真的明白它的用途，我也是刚明白。每个人在初中或者高中的时候，都有这么个疑惑，学三角函数干什么用的？很直白的答案就是考试用的。而且当时的老师只管教，只管怎么解题，至于将学习的知识运用到生活中，没有这门课堂。最终的结果却是，我们只知道学，不知道用。说来也惭愧啊，我也是看了吴军博士的《数学之美》，才领悟到的。这本书真的给我很多的启发。

Cos的用途：

1. 考试用。
2. 通过计算２个向量，可以知道他们的相似度。余弦值越小，则２个向量越垂直，余弦值越接近１，则这个向量就越平行（相似）。这样，我们就可以将向量抽象为事物的特征集合了。计算向量的余弦值，就可以判断事物的相似度。至于详细的运用领域，还是读读这本书吧。

代码中的Cosine.cs是我很早从网上搜到的，地址也忘了。

计算代码如下：

Cosine.cs类

 

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;

namespace ConsoleApplication1
{
    class Cosine
    {
        /// <summary>
        /// 计算向量余弦值
        /// </summary>
        /// <param name="vector1"></param>
        /// <param name="vector2"></param>
        public static double Calculate(Dictionary<int, double> vector1, Dictionary<int, double> vector2)
        {
            double dotProduct = CalcDotProduct(vector1, vector2);
            double length1 = CalcLength(vector1);
            double length2 = CalcLength(vector2);
            double cosine = dotProduct / (length1 * length2);
            return cosine;
        }
        /// <summary>
        /// 计算向量长度(vector length)
        /// </summary>
        /// <param name="vector"></param>
        /// <returns></returns>
        private static double CalcLength(Dictionary<int, double> vector)
        {
            double length = 0;
            foreach (KeyValuePair<int, double> kvp in vector)
            {
                length += Math.Pow(kvp.Value, 2);
            }
            return Math.Sqrt(length);
        }

        /// <summary>
        /// 计算向量点积(dot product)/内积(inner product)
        /// </summary>
        /// <param name="vector1"></param>
        /// <param name="vector2"></param>
        /// <returns></returns>
        private static double CalcDotProduct(Dictionary<int, double> vector1, Dictionary<int, double> vector2)
        {
            double dotProduct = 0;
            foreach (KeyValuePair<int, double> kvp in vector1)
            {
                if (vector2.ContainsKey(kvp.Key))
                {
                    dotProduct += kvp.Value * vector2[kvp.Key];
                }
            }
            return dotProduct;
        }
    }
}

 

Program类，是我的，嘿嘿。

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;

namespace ConsoleApplication1
{
    class Program
    {
        //自定义输入函数
        static void FunInput(Dictionary<int, double> Vector, int num)
        {
            for (int i = 0; i < num; i++)
            {
                Vector.Add(i, double.Parse(Console.ReadLine()));
            }
        }

        //自定义输出函数
        static void FunOutput(Dictionary<int, double> Vector)
        {
            //使用KeyValuePair输出
            foreach (KeyValuePair<int, double> number in Vector)
            {
                Console.WriteLine("{0}---{1}", number.Key, number.Value);
            }
        }

        static void Main(string[] args)
        {
            Dictionary<int, double> Vector1 = new Dictionary<int,double>();
            Dictionary<int, double> Vector2 = new Dictionary<int,double>();

            Console.WriteLine("这2个向量的维度数必须相同，请输入维度数值：");
            int num = int.Parse(Console.ReadLine());//字符串转化为整形

            Console.WriteLine("请输入Vector1向量的{0}个数值(每行一个)：",num);
            FunInput(Vector1, num);
            //FunOutput(Vector1);

            Console.WriteLine("请输入Vector2向量的{0}个数值(每行一个)：", num);
            FunInput(Vector2, num);
            //FunOutput(Vector2);
            Console.WriteLine("Vector1和Vector2的余弦值是：{0}",Cosine.Calculate(Vector1,Vector2));            
        }
    }
}