Java中的VMath.angle()方法详解与实例代码

本文详细探讨了Java中de.lmu.ifi.dbs.elki.math.linearalgebra.VMath.angle()方法的应用场景和实现方式，通过具体的代码示例来展示其使用方法。这些示例主要来自GitHub、StackOverflow和Maven等开源平台，具有较高的实用价值，能够为开发者提供有效的参考。

VMath.angle方法概述

该方法用于计算两个向量之间的夹角余弦值，特别关注的是两个向量之间较小的角度。这在许多数学和工程问题中非常有用，特别是在处理多维数据时。

代码示例

以下是一些具体的代码示例，展示了如何使用VMath.angle()方法：

/**
 * 测试VMath类中的cosine angle(Vector, Vector)方法.
 */
@Test
public void testAngle() {
    // 测试案例I
    final double[] v1_I = { 1, 0 }, v2_I = { 1, 1 }, v3_I = { 2, 0, 0 };
    assertEquals(MathUtil.SQRTHALF, VMath.angle(v2_I, v1_I), 0.);
    assertEquals(MathUtil.SQRTHALF, VMath.angle(v1_I, v2_I), 0.);
    assertEquals(1., VMath.angle(v3_I, v1_I), 0.);
    assertEquals(1., VMath.angle(v1_I, v3_I), 0.);
    // 设置原点，无需更改数据
    final double[] origin_I = { 0, 1 };
    assertEquals(MathUtil.SQRTHALF, VMath.angle(v2_I, v1_I, origin_I), 0.);
    assertEquals(MathUtil.SQRTHALF, VMath.angle(v1_I, v2_I, origin_I), 0.);
    assertEquals(Math.sqrt(0.8), VMath.angle(v3_I, v2_I, origin_I), 0.);
    assertEquals(Math.sqrt(0.8), VMath.angle(v2_I, v3_I, origin_I), 0.);
    // 测试案例II
    final double[] v1_II = { 1, 0 }, v2_II = { 1, Math.tan(Math.PI / 3) };
    assertEquals(Math.sqrt(.25), VMath.angle(v2_II, v1_II), 1e-15);
    assertEquals(Math.sqrt(.25), VMath.angle(v1_II, v2_II), 1e-15);
    // 更改原点
    final double[] v3_II = { 2, 3 }, v4_II = { 2, 3 + Math.tan(Math.PI / 3) };
    final double[] origin_II = { 1, 3 };
    assertEquals(Math.sqrt(.25), VMath.angle(v3_II, v4_II, origin_II), 1e-15);
    assertEquals(Math.sqrt(.25), VMath.angle(v4_II, v3_II, origin_II), 1e-15);
}

另一个示例展示了如何使用VMath.rotate90Equals()方法进行向量的旋转测试：

/**
 * 测试VMath类中的rotate90Equals(vector)方法.
 */
@Test
public void testRotate90Equals() {
    // 简单测试案例
    final double[] v1 = { 1, 0 };
    final double[] res = { 0, -1 };
    assertArrayEquals(res, VMath.rotate90Equals(v1), 0);
    // 更复杂的测试案例
    final double[] v2 = { 1.21, -2.4 };
    final double[] v2_copy = Arrays.copyOf(v2, v2.length);
    // 第一次旋转 -> 90°旋转，此时cos(90°) = 0
    assertEquals(0.0, VMath.angle(v2_copy, VMath.rotate90Equals(v2)), 0.);
    final double[] v2_copy1rotate = Arrays.copyOf(v2, v2.length);
    // 第二次旋转 -> 反转
    assertArrayEquals(Arrays.copyOf(v2_copy, v2_copy.length).negate(), VMath.rotate90Equals(v2), 0.);
    // 第三次旋转 -> 与第一次旋转相反
    assertArrayEquals(Arrays.copyOf(v2_copy1rotate, v2_copy1rotate.length).negate(), VMath.rotate90Equals(v2), 0.);
    // 第四次旋转 -> 恢复原始状态
    assertArrayEquals(v2_copy, VMath.rotate90Equals(v2), 0.);
}

此外，还有一段代码示例展示了如何在实际应用中使用VMath.angle()方法计算相似度向量之间的角度并更新几何平均值：

continue;
double sim = VMath.angle(similarityVectors.get(id), similarityVectors.get(iter));
gmean *= sim;
cnt++;

这段代码通常用于数据挖掘和机器学习中的相似性分析，通过计算向量间的夹角来评估它们的相似程度。