如何在Python中计算Jaccard指数?

我有一个如下所示的数据集:

它显示了哪家店铺销售了哪些书籍。

import pandas as pd
books = {'shop': ["A", "B", "C", "D", "E", "A", "B", "C", "D",],
         'book_id': [1, 1, 2, 3, 3, 3, 4, 5, 1,]
         }
df = pd.DataFrame(books, columns = ['shop', 'book_id'])

打印结果如下:

  shop  book_id
0    A        1
1    B        1
2    C        2
3    D        3
4    E        3
5    A        3
6    B        4
7    C        5
8    D        1

在这个数据集中,

  • 店铺 A 销售的书籍是 1, 3
  • 店铺 B 销售的书籍是 1, 4
  • 店铺 C 销售的书籍是 2, 5
  • 店铺 D 销售的书籍是 3, 1
  • 店铺 E 只销售书籍 3

现在,我想要计算Jaccard指数。以 店铺 A店铺 B 为例,A 和 B 总共销售了 种不同的书籍(书籍 1, 书籍 3, 书籍 4)。然而,只有 种产品(这是产品 1)同时被两家店铺销售。因此,这里的 Jaccard指数 应该是 33.3%(1/3)。

这是所需数据的一个样本:

result = {'shop_1': ["A", "B", "A", "C", "A", "D", "A", "E",],
          'shop_2': ["B", "A", "C", "A", "D", "A", "E", "A",],
          'jaccard':  [33.3, 33.33, 0, 0, 100, 100, 50, 50,]
         }
desired_df = pd.DataFrame(result, columns = ['shop_1', 'shop_2', 'jaccard'])
Print  shop_1 shop_2  jaccard
0      A      B    33.30
1      B      A    33.33
2      A      C     0.00
3      C      A     0.00
4      A      D   100.00
5      D      A   100.00
6      A      E    50.00
7      E      A    50.00
.      .      .      .
.      .      .      .
.      .      .      .
   

有人能帮我实现这个吗?有实现Jaccard指数的库吗?


回答:

如果你的数据集不是很大,你可以使用广播方法:

books = pd.crosstab(df.shop, df.book_id)
# underlying numpy
arr = books.values
common = (arr[None,...] | arr[:,None,:]).sum(-1)
output = (books @ books.T)/common

输出结果:

shop         A         B    C         D    E
shop                                        
A     1.000000  0.333333  0.0  1.000000  0.5
B     0.333333  1.000000  0.0  0.333333  0.0
C     0.000000  0.000000  1.0  0.000000  0.0
D     1.000000  0.333333  0.0  1.000000  0.5
E     0.500000  0.000000  0.0  0.500000  1.0

为了匹配你期望的输出:

output = (output.stack().rename_axis(['shop_1','shop_2'])
                .reset_index(name='jaccard')
                .query('shop_1 != shop_2')
         )

输出结果:

   shop_1 shop_2   jaccard
1       A      B  0.333333
2       A      C  0.000000
3       A      D  1.000000
4       A      E  0.500000
5       B      A  0.333333
7       B      C  0.000000
8       B      D  0.333333
9       B      E  0.000000
10      C      A  0.000000
11      C      B  0.000000
13      C      D  0.000000
14      C      E  0.000000
15      D      A  1.000000
16      D      B  0.333333
17      D      C  0.000000
19      D      E  0.500000
20      E      A  0.500000
21      E      B  0.000000
22      E      C  0.000000
23      E      D  0.500000

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