我已经花了五天时间几乎没怎么睡觉,现在我已经到了崩溃的边缘。事实上,由于缺乏睡眠,我现在感觉很不舒服。
我已经实现了ID3算法处理两个类别,例如是/否
,现在我被分配了一个有三种可能结果的数据集。
数据的一个子集示例:
3.4,5.2,1.4,0.2,BarnOwl2.3,4.5,1.3,0.3,BarnOwl3.4,6,4.5,1.6,SnowyOwl2.9,5.7,4.2,1.3,SnowyOwl2.8,6.4,5.6,2.1,LongEaredOwl3.2,6.4,5.3,2.3,LongEaredOwl2.8,6.2,4.8,1.8,LongEaredOwl2.3,5,3.3,1,SnowyOwl
我打乱了数据并取前100个条目作为训练数据,一个示例分布如下:
{'SnowyOwl': 32, 'BarnOwl': 35, 'LongEaredOwl': 33}
计算结果如下:
Entropy(32SO, 35BO, 33LO) =
= 1.58395
我编写了代码并检查了熵函数,结果没有得到预期范围内的结果
Entropy = [0..1]
而是得到了1.58395
我得到的公式在处理是/否
时运作良好(抱歉图片质量不高)
为了确认我的函数计算结果正确,尽管超出了预期范围,我使用了http://www.wolframalpha.com/
请问有人能确认这个公式是正确的吗?如果是,为什么结果会超出我预期的范围?
回答:
一个n
值离散随机变量的熵在[0, log2(n)]
范围内。这意味着对于三种结果,范围将是[0, \log2(3)] = [0, 1.58496250072]
。答案是肯定的,你的熵公式是正确的。
(要理解这一点,请注意当所有结果的概率相同时,熵达到最大值,即1/n
。然后-1/n\log2(1/n) - ... -1/n\log2(1/n) = n * 1/n * \log2(n) = log2(n)
。另一方面,当一个结果以概率1发生而所有其他结果以概率0发生时,熵将达到最小值:1*log2(1) - 0*log2(0) - ... - 0*log2(0) = 0
。这就是为什么范围是[0, log2(n)]
。我省略了熵在这些两点达到最大值和最小值的证明。请注意,我设定了0*log2(0):=0
,因为log2(0)
不存在。在实践中,通常确保求和只在p*log2(p)
项上进行,其中p>0
。)