SciPy 教程 之 SciPy 空间数据 5

简介: 本教程介绍了SciPy处理空间数据的方法,包括如何使用`scipy.spatial`模块来判断点的位置关系、计算最近点及给定距离内的所有点。同时讲解了距离矩阵的概念及其在生物信息学中的应用,以及曼哈顿距离的定义和计算方法。通过实例演示了如何计算两个点之间的曼哈顿距离。

SciPy 教程 之 SciPy 空间数据 5

SciPy 空间数据

空间数据又称几何数据,它用来表示物体的位置、形态、大小分布等各方面的信息,比如坐标上的点。

SciPy 通过 scipy.spatial 模块处理空间数据,比如判断一个点是否在边界内、计算给定点周围距离最近点以及给定距离内的所有点。

距离矩阵

在数学中, 一个距离矩阵是一个各项元素为点之间距离的矩阵(二维数组)。因此给定 N 个欧几里得空间中的点,其距离矩阵就是一个非负实数作为元素的 N×N 的对称矩阵距离矩阵和邻接矩阵概念相似,其区别在于后者仅包含元素(点)之间是否有连边,并没有包含元素(点)之间的连通的距离的讯息。因此,距离矩阵可以看成是邻接矩阵的加权形式。

在生物信息学中,距离矩阵用来表示与坐标系无关的蛋白质结构,还有序列空间中两个序列之间的距离。这些表示被用在结构比对,序列比对,还有在核磁共振,X射线和结晶学中确定蛋白质结构。

曼哈顿距离

出租车几何或曼哈顿距离(Manhattan Distance)是由十九世纪的赫尔曼·闵可夫斯基所创词汇 ,是种使用在几何度量空间的几何学用语,用以标明两个点在标准坐标系上的绝对轴距总和。

曼哈顿距离 只能上、下、左、右四个方向进行移动,并且两点之间的曼哈顿距离是两点之间的最短距离。

曼哈顿与欧几里得距离: 红、蓝与黄线分别表示所有曼哈顿距离都拥有一样长度(12),而绿线表示欧几里得距离有6×√2 ≈ 8.48的长度。

以下实例通过给点的点计算曼哈顿距离:

实例

from scipy.spatial.distance import cityblock

p1 = (1, 0)
p2 = (10, 2)

res = cityblock(p1, p2)

print(res)

输出结果为:

11

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