一、定义与作用

文本向量化是将文本（如句子、段落或文档）转换为高维空间中的数值向量表示的过程。这些向量能够捕捉语义、上下文关系和关键词信息，使计算机能够通过数学运算（如相似度计算）理解文本间的关联性。在RAG（检索增强生成）系统中，向量化是连接外部知识库与大语言模型的核心技术，通过将知识库内容向量化存储，实现快速语义检索。

二、代码示例

import os
from openai import OpenAI
import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np
import ollama


class BaseEmbeddings:
    """
    向量化的基类，用于将文本转换为向量表示。不同的子类可以实现不同的向量获取方法。
    """
    def __init__(self, path: str, is_api: bool) -> None:
        """
        初始化基类。
        
        参数：
        path (str) - 如果是本地模型，path 表示模型路径；如果是API模式，path可以为空
        is_api (bool) - 表示是否使用API调用，如果为True表示通过API获取Embedding
        """
        self.path = path
        self.is_api = is_api
    
    def get_embedding(self, text: str, model: str) -> List[float]:
        """
        抽象方法，用于获取文本的向量表示，具体实现需要在子类中定义。
        
        参数：
        text (str) - 需要转换为向量的文本
        model (str) - 所使用的模型名称
        
        返回：
        list[float] - 文本的向量表示
        """
        raise NotImplementedError
    
    @classmethod
    def cosine_similarity(cls, vector1: List[float], vector2: List[float]) -> float:
        """
        计算两个向量之间的余弦相似度，用于衡量它们的相似程度。
        
        参数：
        vector1 (list[float]) - 第一个向量
        vector2 (list[float]) - 第二个向量
        
        返回：
        float - 余弦相似度值，范围从 -1 到 1，越接近 1 表示向量越相似
        """
        dot_product = np.dot(vector1, vector2)  # 向量点积
        magnitude = np.linalg.norm(vector1) * np.linalg.norm(vector2)  # 向量的模
        if not magnitude:
            return 0
        return dot_product / magnitude  # 计算余弦相似度


class OpenAIEmbedding(BaseEmbeddings):
    """
    使用 OpenAI 的 Embedding API 来获取文本向量的类，继承自 BaseEmbeddings。
    """
    def __init__(self, path: str = '', is_api: bool = True) -> None:
        """
        初始化类，设置 OpenAI API 客户端，如果使用的是 API 调用。
        
        参数：
        path (str) - 本地模型的路径，使用API时可以为空
        is_api (bool) - 是否通过 API 获取 Embedding，默认为 True
        """
        super().__init__(path, is_api)
        if self.is_api:
            # 初始化 OpenAI API 客户端
            from openai import OpenAI
            self.client = OpenAI()
            self.client.api_key = os.getenv("OPENAI_API_KEY")  # 从环境变量中获取 API 密钥
            self.client.base_url = os.getenv("OPENAI_BASE_URL")  # 从环境变量中获取 API 基础URL
    
    def get_embedding(self, text: str, model: str = "mxbai-embed-large") -> List[float]:
        """
        使用 OpenAI 的 Embedding API 获取文本的向量表示。
        
        参数：
        text (str) - 需要转化为向量的文本
        model (str) - 使用的 Embedding 模型名称，默认为 'mxbai-embed-large'
        
        返回：
        list[float] - 文本的向量表示
        """
        if self.is_api:
            # 去掉文本中的换行符，保证输入格式规范
            text = text.replace("\n", " ")
            # 调用 OpenAI API 获取文本的向量表示
            return self.client.embeddings.create(input=[text], model=model).data[0].embedding
        else:
            return ollama.embeddings(model=model, prompt=text).embedding


# 初始化 Embedding 模型
embedding_model = OpenAIEmbedding("", False)

text1 = '我喜欢吃苹果'
text2 = "苹果是我最喜欢吃的水果"

vector1 = embedding_model.get_embedding(text1)
vector2 = embedding_model.get_embedding(text2)

similarity = BaseEmbeddings.cosine_similarity(vector1, vector2)

print(f"两段文本的余弦相似度为: {similarity}")

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