最大熵值法

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最大熵值法

最大熵值法
~ LP (P ) ≡ log ∏ P(w | h ) h,w ~ P (h , w )
~ = ∑ P (h, w) log P(w | h )
h,w
指数型代入
~ ~ ) ~ LP (P ) = ∑ P (h, w) ∑ λi f i (h, w) ∑ P (h, w)log ∑ exp ∑ λi f i (h, w h ,w w i h ,w i ~ ~ = ∑ P (h, w)∑ λi f i (h, w) ∑ P (h )log ∑ exp ∑ λi f i (h, w) h ,w i h w i
简介
差补法(interpolation)与最大熵值法的差别
– 个别与整体训练
掷骰子问题
P(1) + P(2) + P(3) + P(4) + P(5) + P(6) = 1 1 P (1) + P(2 ) = 2
P(2 ) + P(5) = 3 10
– 满足限制的组合有无穷多种
简介
熵值计算:
–当 – 熵值:
H (P ) = log 2 (1 / N )
H (P ) = ∑ P (wi ) log 2 P(wi )
i =1 N
P(w1 ) = P(w2 ) = ... = P(w N ) = 1
N
– 平均分布←→最大熵值
特徵与限制
『交通』
昨天 今天 台北 高雄
二连语言模型
W=很好
日期 地点
~ = arg max ∑ P (h )P(w | h )log P(w | h ) P∈C h,w
指数型
A. B. C.
0 ≤ P(w | h ) ≤ 1 h, w

熵值法的原理及实例讲解

熵值法的原理及实例讲解

熵值法1.算法简介熵值法是一种客观赋权法,其根据各项指标观测值所提供的信息的大小来确定指标权重。

设有m 个待评方案,n 项评价指标,形成原始指标数据矩阵n m ij x X ⨯=)(,对于某项指标j x ,指标值ij X 的差距越大,则该指标在综合评价中所起的作用越大;如果某项指标的指标值全部相等,则该指标在综合评价中不起作用。

在信息论中,熵是对不确定性的一种度量。

信息量越大,不确定性就越小,熵也就越小;信息量越小,不确定性就越大,熵也越大.根据熵的特性,我们可以通过计算熵值来判断一个方案的随机性及无序程度,也可以用熵值来判断某个指标的离散程度,指标的离散程度越大,该指标对综合评价的影响越大!因此,可根据各项指标的变异程度,利用信息熵这个工具,计算出各个指标的权重,为多指标综合评价提供依据!2.算法实现过程2.1 数据矩阵mn nm n m X X X X A ⨯⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛= 1111其中ij X 为第i 个方案第j 个指标的数值2.2 数据的非负数化处理由于熵值法计算采用的是各个方案某一指标占同一指标值总与的比值,因此不存在量纲的影响,不需要进行标准化处理,若数据中有负数,就需要对数据进行非负化处理!此外,为了避免求熵值时对数的无意义,需要进行数据平移:对于越大越好的指标:m j n i X X X X X X X X X X X nj j j nj j j nj j j ij ij ,,2,1;,,2,1,1),,,min(),,,max(),,,min(212121' ==+--=对于越小越好的指标:m j n i X X X X X X X X X X X nj j j nj j j ijnj j j ij ,,2,1;,,2,1,1),,,min(),,,max(),,,max(212121' ==+--=为了方便起见,仍记非负化处理后的数据为ij X2.3 计算第j 项指标下第i 个方案占该指标的比重2.4 计算第j 项指标的熵值1e 0,ln 10ln ,0,)log(*1≤≤=≥>-=∑=则一般令有关,与样本数。

熵值法--PPT

熵值法--PPT
农民人均纯收入X16 城镇居民人均可支配收X17 非农人口比重X18 人口自然增长率X19 人口密度X20 城镇居民人均住房X21 每千人拥有医生数X22
特征
反映土地资源的利用状况 及发展潜力
反映与土地利用密切相关的 生态、环境状况
反映不同利用方式下土地 源的生产能力及生产效率
反映土地利用方式对人们 生活的影响及人民对它的反 应
因而,扬州市在以后的发展中,要实现土地的可持续利 用可以从以下几方面着手:
A、切实采取措施加强耕地保护,实现耕地总量动态平 衡。
应用在系统论中,熵越大说明系统越混乱,携带的 信息越少,熵越小说明系统越有序,携带的信息越多。
熵大 越无序 信息少 效用值小 权重小 熵小 越有序 信息多 效用值大 权重大
②熵值法主要原理
二、熵值法的计算方法及步骤
(一)原始数据的收集与整理
假定需要评价某城市m年的发展状况,评价指标体
系包括n个指标。这是个由m个样本组成,用n个指标 做
利用熵值法估算各指标的权重,其本质是利用该 指标信息的价值系数来计算,其价值系数越高,对评 价的重要性就越大(或称权重越大,对评价结果的贡献 大)。
第j项指标的权重为:w来自 djmdj
i 1
(四)计算样本的评价值
采用加权求和公式计算样本的评价值
n
U= yijwj*100 i 1
式中U为综合评价值,n为指标个数,wj为第j个 指标的权重。
①计算第j项指标的信息熵值的公式为:
m
ej K yij ln yij i 1
(式中,K为常数, K ) 1 ②某项指标的信息效用ln m价值取决于该指标的信息熵ej 与1之间的差值,它的值直接影响权重的大小,信息 效用值越大,对评价的重要性就越大,权重也就越 大。

熵值法综合评价

熵值法综合评价

熵值法综合评价熵值法是一种用来综合评价多个指标的方法,它通过对数函数将原始数据转换成熵值,消除了量纲和单位的限制,同时能够体现指标之间的差异度和权重。

因此,熵值法被广泛应用于各个领域的决策、评价和排名。

本文将介绍熵值法的基本原理、计算过程和应用场景,并且提供一些实用的指南,帮助读者更好地理解和运用熵值法。

一、基本原理熵是信息科学中的一个概念,指的是一个系统的混乱程度或不确定性。

而熵值法是借鉴了熵的概念,将每个指标的取值范围进行归一化处理,然后通过对数函数求出熵值,最后计算出每个指标的权重。

熵值法的基本思想是在综合考虑多个指标时,对于每个指标的实际取值,都应该与这个指标可能的最大取值进行比较,以此反映出各个指标之间的相对重要性。

而在计算熵值时,要求每个指标的取值在 [0,1] 范围内,这个过程称为标准化。

最后,将所有指标的熵值乘以对应的权重,得出每个指标的得分,最终进行综合评价。

二、计算过程熵值法的计算过程可以分为以下几个步骤:1. 标准化处理将每个指标的取值范围进行归一化处理,使得取值在 [0,1] 范围内。

常见的标准化方法包括极差法、标准差法和正态分布等。

2. 求出熵值通过对数函数计算每个指标的熵值,以此反映出各个指标之间的差异性。

3. 计算权重根据每个指标的熵值和权重计算公式,求出对应的权重系数。

4. 计算得分将每个指标的熵值乘以对应的权重系数,得出每个指标的得分。

最后进行综合评价。

三、应用场景熵值法广泛应用于各个领域的决策、评价和排名。

例如,在企业管理中,可以利用熵值法对各个业务指标进行综合评估,找出影响效益最大的业务,从而优化业务流程。

在环境评价中,也可以使用熵值法对不同污染指标进行权重分配,较为全面、合理地反映出污染物的危害程度和环境安全等级。

此外,在科学研究、教育评估、项目管理等领域也有着广泛的应用。

总之,熵值法作为一种有效可靠的综合评价方法,具有广阔的应用前景。

四、实用指南在运用熵值法进行综合评价时,有一些实用的指南可以帮助我们更好地应用熵值法。

最大熵值法在stata中的运用

最大熵值法在stata中的运用
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熵值法的综合指数计算公式

熵值法的综合指数计算公式

熵值法的综合指数计算公式熵值法是一种多指标综合评价方法,它通过计算各指标的熵值来确定各指标的权重,从而得到综合评价结果。

在实际应用中,熵值法被广泛应用于环境评价、经济评价、企业绩效评价等领域。

本文将介绍熵值法的综合指数计算公式及其应用。

首先,我们来看看熵值法的基本原理。

熵值法是基于信息论的一种多指标综合评价方法,它利用信息熵的概念来衡量各指标的不确定性程度,从而确定各指标的权重。

在熵值法中,各指标的信息熵越大,说明其不确定性程度越高,对综合评价结果的影响也越大。

因此,信息熵越大的指标在综合评价中所占的权重也越大。

熵值法的综合指数计算公式如下:\[E_j = -\frac{1}{\ln(n)}\sum_{i=1}^{n}p_{ij}\ln(p_{ij})\]其中,\(E_j\)表示指标j的熵值,n表示评价对象的指标数,\(p_{ij}\)表示评价对象在指标j下的占比。

在实际应用中,我们通常将各指标的熵值标准化处理,得到各指标的权重,然后利用权重对各指标进行加权求和,得到综合评价结果。

具体步骤如下:1. 计算各指标的熵值,根据上述公式,计算各指标的熵值。

2. 熵值标准化,将各指标的熵值除以其最大可能熵值,得到各指标的权重。

3. 加权求和,利用各指标的权重对各指标进行加权求和,得到综合评价结果。

熵值法的综合指数计算公式能够很好地反映各指标的重要性,因此在实际应用中得到了广泛的应用。

下面我们将以环境评价为例,介绍熵值法的应用。

环境评价是指对某一区域或项目对环境的影响进行全面评价,以确定其对环境的适应性和可持续性。

在环境评价中,往往涉及多个指标,如大气污染、水质污染、土壤污染等。

利用熵值法可以很好地确定各指标的权重,从而得到综合评价结果。

以某个工业项目的环境评价为例,假设涉及大气污染、水质污染和土壤污染三个指标。

首先,我们需要收集各指标的数据,并计算各指标的熵值。

然后,对各指标的熵值进行标准化处理,得到各指标的权重。

最大熵算法笔记

最大熵算法笔记

最大熵算法笔记最大熵,就是要保留全部的不确定性,将风险降到最小,从信息论的角度讲,就是保留了最大的不确定性。

最大熵原理指出,当我们需要对一个随机事件的概率分布进行预测时,我们的预测应当满足全部已知的条件,而对未知的情况不要做任何主观假设。

在这种情况下,概率分布最均匀,预测的风险最小。

因为这时概率分布的信息熵最大,所以人们称这种模型叫" 最大熵模型" 。

匈牙利著名数学家、信息论最高奖香农奖得主希萨(Csiszar)证明,对任何一组不自相矛盾的信息,这个最大熵模型不仅存在,而且是唯一的。

而且它们都有同一个非常简单的形式-- 指数函数。

我们已经知道所有的最大熵模型都是指数函数的形式,现在只需要确定指数函数的参数就可以了,这个过程称为模型的训练。

最原始的最大熵模型的训练方法是一种称为通用迭代算法GIS (generalized iterative scaling)的迭代算法。

GIS 的原理并不复杂,大致可以概括为以下几个步骤:1. 假定第零次迭代的初始模型为等概率的均匀分布。

2. 用第N 次迭代的模型来估算每种信息特征在训练数据中的分布,如果超过了实际的,就把相应的模型参数变小;否则,将它们便大。

3. 重复步骤2 直到收敛。

GIS 最早是由Darroch 和Ratcliff 在七十年代提出的。

但是,这两人没有能对这种算法的物理含义进行很好地解释。

后来是由数学家希萨(Csiszar)解释清楚的,因此,人们在谈到这个算法时,总是同时引用Darroch 和Ratcliff 以及希萨的两篇论文。

GIS 算法每次迭代的时间都很长,需要迭代很多次才能收敛,而且不太稳定,即使在64 位计算机上都会出现溢出。

因此,在实际应用中很少有人真正使用GIS 。

大家只是通过它来了解最大熵模型的算法。

八十年代,很有天才的孪生兄弟的达拉皮垂(Della Pietra) 在IBM 对GIS 算法进行了两方面的改进,提出了改进迭代算法IIS ( improved iterative scaling )。

熵值法原理及应用实践 PPT

熵值法原理及应用实践 PPT

maxxi xi maxxi
3、 yi
x minxi xi
4、yi
xi mixni maxxi mixni
• Z-score法
1、 _
zi
xi s
x
• 比重法
1、 yi
xi xi
2、 yi
xi
x
2 i
曲线型
加法原理和乘法原理; 原则:最常用的是加法合成法,其具体处理如下:
加法合成法
利用以上3个指标的权重和归一化指标值,计算上级指 标的分数: 手游认知能力得分= 0.336*手游历史付费金额
+0.212*手游访问次数 +0.452*手游访问天数。 当然,模型其他部分的底层指标权重和一级指标权重均 可以按以上步骤计算得到,并一层层由下往上进行加权, 最终得到模型的综合得分。
主观赋权
客观赋权
• 往往依靠专家打分和 定性分析
• 精确性不够 • 主观性太强
• 一般采用数理统计方 法和技术
• 过于依赖数据,缺乏 业务指导
• 很多方法不能反映指 标对目标的影响方向
二者结合 使用最有效
“熵”是一种客观的赋权方法
“熵”原本是物理中热力学概念,后来发展为信息
论的熵值法理论,在指标赋权方面的应用比较广泛

w H H H H 手游历 ( 1 史 付 手费 游) 历 ( ( 1 1 史 付 手 手费 游 游) ) 访 历 ( 1 问 史 次 付 手数 费 游) 访问天
同理可以计算出 W 手游 访问次数 W 和 手游 访问天数
熵值法的一般步骤之五:指标加权计算得分 案例解说
方法:计算综合得分就是指标合成的过程,一般可以采用
计算出来的。 下面具体看下模型中 “手游认知能力”部分指标权重的计
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~ LP (P ) ≡ log ∏ P(w | h ) h,w ~ P (h , w )
~ = ∑ P (h, w) log P(w | h )
h,w
指数型代入
~ ~ ) ~ LP (P ) = ∑ P (h, w) ∑ λi f i (h, w) ∑ P (h, w)log ∑ exp ∑ λi f i (h, w h ,w w i h ,w i ~ ~ = ∑ P (h, w)∑ λi f i (h, w) ∑ P (h )log ∑ exp ∑ λi f i (h, w) h ,w i h w i
h ,w
~ P( f ) = P ( f )
(任意的机率分布)
– 称为限制(方程式)
特徵与限制
~ ∑ P(h, w) f (h, w) = ∑ P (h, w) f (h, w)
h,w h,w
P(h, w) P (w | h ) = P(h )
~ P (h ) ≈ P (h )
~ ~ P (h )P(w | h ) f (h, w) = ∑ P (h, w) f (h, w) ∑
∵ (A) h, ∑ P(w | h ) = 1
w
γ
γ ∑ P(w | h ) = ∑ exp ∑ λi f i (h, w) exp ~ 1 = 1 P (h ) w w i exp exp γ ~ 1 ∑ exp ∑ λi f i (h, w) = 1 P (h ) w i γ ~ 1 = P (h ) 1 ∑ exp ∑ λ f (h, w)
简介
差补法(interpolation)与最大熵值法的差别
– 个别与整体训练
掷骰子问题
P(1) + P(2) + P(3) + P(4) + P(5) + P(6) = 1 1 P (1) + P(2 ) = 2
P(2 ) + P(5) = 3 10
– 满足限制的组合有无穷多种
简介
熵值计算:
h,w i h
∑ exp ∑ (λ
w
+ δ i ) f i (h, w) i ∑ exp ∑ λi f i (h, w) w i
i i i i i
~ ~ = ∑ P (h, w)∑ δ i f i (h, w) + 1 ∑ P (h )
h,w i h
∑ exp ∑ λ f (h, w) exp ∑ δ f (h, w)
i i w i
指数型
经推导后
P * (w | h ) = exp ∑ λi f i (h, w) i exp ∑ λi f i (h, w) ∑ i w 1 = exp ∑ λi f i (h, w) Z (h ) i 1
最大熵值法与最大相似法
训练语料之对数相似值
(
#
(h, w))
IIS演算法
~ 输入 : n个特徵 f 1 , f 2 , , f n 与训练语料的机率分布 P (h, w ) 输出 : 最佳参数 ∧ = (λ1 , λ 2 , , λ n ) 2. 对每一个 λi 进行以下运算 a.由下式中解得 δ i ~ ~ P (h )P∧ (w|h ) f i (h,w ) exp δi f # (h,w ) = ∑ P (h,w ) f i (h,w ) ∑ 1. 所有 λi 的初始值设为 0
~ ~ Z (h ) ≥ ∑ P (h, w)∑ δ i f i (h, w) + ∑ P (h )1 ∧ + Z ∧ (h ) h,w i h
Z (h ) ~ ~ ~ ~ LP (∧ + ) LP (∧ ) = ∑ P (h, w)∑ δ i f i (h, w) ∑ P (h )log ∧ + Z ∧ (h ) h,w i h
~ = arg max ∑ P (h )P(w | h )log P(w | h ) P∈C h,w
指数型
A. B. C.
0 ≤ P(w | h ) ≤ 1 h, w
h,w h ,w
∑ P (w | h ) = 1
w
h
~ ~ P (h )P(w | h ) f i (h, w) = ∑ P (h, w) f i (h, w) ∑
–当 – 熵值:
H (P ) = log 2 (1 / N )
H (P ) = ∑ P (wi ) log 2 P(wi )
i =1 N
P(w1 ) = P(w2 ) = ... = P(w N ) = 1
N
– 平均分布←→最大熵值
特徵与限制
『交通』
昨天 今天 台北 高雄
二连语言模型
W=很好
日期 地点
~ H (P ) = ∑ P (h )P(w | h ) log P(w | h )
h,w
for i = 1,..., n
使用Lagrange multiplier ~ ξ (P, ∧, γ ) = ∑ P (h )P(w | h ) log P(w | h )
h ,w
~ ~ ∑ P (h )P (w | h ) f i (h, w) ∑ P (h, w) f i (h, w) + ∑ λi i h ,w h ,w γ ∑ P (w | h ) 1 w
w i i
∑ exp ∑ λ f (h, w)
i i w i
exp ∑ λi f i (h, w) ~ ~ i exp δ f (h, w) = ∑ P (h, w)∑ δ i f i (h, w) + 1 ∑ P (h )∑ ∑ i i h,w i h w i ∑ exp ∑ λi f i (h, w) w i ~ ~ = ∑ P (h, w)∑ δ i f i (h, w) + 1 ∑ P (h )∑ p ∧ (w | h )exp ∑ δ i f i (h, w) h,w i h w i
IIS 演算法
~ A( | ∧ ) = ∑ P (h, w)∑ δ i f i (h, w)
h,w i
f (h, w) ~ + 1 ∑ P (h )∑ p ∧ (w | h ) exp f # (h, w)∑ δ i i# f (h, w) h w i
A( | ∧ )
f (h, w) ~ ~ = ∑ P (h, w)∑ δ i f i (h, w) + 1 ∑ P (h )∑ P∧ (w | h )exp f # (h, w)∑ δ i i# f (h, w) h,w i h w i f (h, w) ~ ~ = ∑ P (h, w)∑ δ i f i (h, w) + 1 ∑ P (h )∑ P∧ (w | h )exp ∑ i# δ i f # (h, w) h,w i h w i f (h, w)
h,w h,w
~ = P ( f i ) P( f i )
找到ㄧ个机率函数 P (w | h) 满足所有的特徵, 并且使预测训练语料之对数相似值为最大
*
IIS (Improved Iterative Scaling)演算法
~ ~ LP (∧ + ) LP (∧ ) ~ ~ = ∑ P (h, w) log P∧ + (w | h ) ∑ P (h, w) log P∧ (w | h ) h,w h,w
指数型
ξ ~ ~ = P (h )(1 + log P(w | h )) + ∑ λi P (h ) f i (h, w) γ = 0 P(w | h ) i ~ ~ P (h ) 1 + log P * (w | h ) = ∑ λi P (h ) f i (h, w) γ
(
)
i
log P * (w | h ) = ∑ λi f i (h, w) ~ 1 P (h ) i γ P * (w | h ) = exp ∑ λi f i (h, w) exp ~ 1 P (h ) i
h,w h,w
指数型
满足n个特徵的机率模型C
~ C ≡ P ∈ P | P( f i ) = P ( f i ) for i = 1,2,..., n
{
}
欲求条件熵值: ~ H (P ) ≡ ∑ P (h )∑ P (w | h ) log P (w | h )
h w
从集合C找出最大熵值机率模型 P * = arg max H (P ) P∈C
(
)
IIS 演算法
f (h, w) ~ ~ = ∑ P (h, w)∑ δ i f i (h, w) + 1 ∑ P (h )∑ P∧ (w | h ) ∑ i# exp δ i f # (h, w) h,w i h w i f (h, w) B( | ∧ )
(
)
B( | ∧ ) ~ ~ = ∑ P (h, w) f i (h, w) ∑ P (h )∑ P∧ (w | h ) f i (h, w) exp δ i f δ i h,w h w
exp ∑ P( x )Q( x ) ≤ ∑ P( x )exp(Q( x )) Jensen不等式: x x
(
)
f (h, w) ~ ~ ≥ ∑ P (h, w)∑ δ i f i (h, w) + 1 ∑ P (h )∑ P∧ (w | h ) ∑ i# exp δ i f # (h, w) h,w i h w i f (h, w)
IIS 演算法
log a ≥ 1 a, a > 0
Байду номын сангаас
~ ~ Z (h ) = ∑ P (h, w)∑ δ i f i (h, w) + 1 ∑ P (h ) ∧ + Z (h ) h,w i h ∧ ~ ~ = ∑ P (h, w)∑ δ i f i (h, w) + 1 ∑ P (h )
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