最大熵模型 IIS / DFP 算法代码实现

时间: 2023-10-11 17:13:33 浏览: 53
以下是最大熵模型的 IIS/DFP 算法的 Python 代码实现: ```python import numpy as np class MaxEnt(): def __init__(self, X, Y): self.X = X self.Y = Y self.N = len(X) self.M = len(X[0]) self.build_dict() self.w = np.zeros(self.feature_num) self.calcu_Z() def build_dict(self): self.feat_dict = {} idx = 0 for i in range(self.N): for j in range(self.M): feat = str(j) + '=' + str(self.X[i][j]) + ',' + str(Y[i]) if feat not in self.feat_dict: self.feat_dict[feat] = idx idx += 1 self.feature_num = idx def calcu_Z(self): self.Z = 0 for i in range(self.N): sum_f = 0 for j in range(self.M): f = str(j) + '=' + str(self.X[i][j]) + ',' + str(self.Y[i]) if f in self.feat_dict: sum_f += self.w[self.feat_dict[f]] self.Z += np.exp(sum_f) def calcu_px(self, X): sum_f = 0 for j in range(self.M): f = str(j) + '=' + str(X[j]) + ',' + str(0) if f in self.feat_dict: sum_f += self.w[self.feat_dict[f]] px = np.exp(sum_f) / self.Z return px def calcu_Epfi(self): Epfi = np.zeros(self.feature_num) for i in range(self.N): pxy = self.calcu_px(self.X[i]) for j in range(self.M): f = str(j) + '=' + str(self.X[i][j]) + ',' + str(self.Y[i]) if f in self.feat_dict: Epfi[self.feat_dict[f]] += pxy return Epfi / self.N def train(self, max_iter=1000, tol=1e-5): for it in range(max_iter): w_old = np.copy(self.w) Epfi = self.calcu_Epfi() for i in range(self.feature_num): delta = 1.0 / self.N * np.log(self.Z) - Epfi[i] self.w[i] += delta self.calcu_Z() diff = np.sum(np.abs(self.w - w_old)) if diff < tol: break def predict(self, X): px = self.calcu_px(X) py = np.zeros(2) for i in range(2): sum_f = 0 for j in range(self.M): f = str(j) + '=' + str(X[j]) + ',' + str(i) if f in self.feat_dict: sum_f += self.w[self.feat_dict[f]] py[i] = np.exp(sum_f) / self.Z return np.argmax(py), px ``` 其中,X 和 Y 分别为训练集的特征和标签,feature_num 表示特征的数量,w 是特征的权重,Z 表示归一化因子。calcu_Z 函数和 calcu_px 函数分别计算归一化因子和某个样本的概率值。calcu_Epfi 函数计算经验期望。train 函数使用 IIS/DFP 算法进行模型训练。predict 函数根据模型预测输入样本的标签和概率值。

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