马尔科夫链算法的JAVA实现

马尔科夫链算法可以用于很多应用场景，例如文本生成、图像处理、自然语言处理等。下面以文本生成为例，介绍如何实现马尔科夫链算法。

假设有一个文本数据集，我们需要使用马尔科夫链算法生成新的文本。具体实现步骤如下：

1. 将文本数据集转换为状态序列。可以将每个单词或每个字符作为一个状态，将文本数据集转换为一个状态序列。例如：

String text = "This is a sample text for Markov chain algorithm.";
String[] words = text.split("\\s+");
List<String> stateSequence = Arrays.asList(words);

2. 统计状态转移概率。根据状态序列，可以统计出每个状态之间的转移概率。例如：

Map<String, Map<String, Integer>> transitionMap = new HashMap<>();

for (int i = 0; i < stateSequence.size() - 1; i++) {
    String currentState = stateSequence.get(i);
    String nextState = stateSequence.get(i + 1);

    if (!transitionMap.containsKey(currentState)) {
        transitionMap.put(currentState, new HashMap<>());
    }

    Map<String, Integer> nextStateMap = transitionMap.get(currentState);
    nextStateMap.put(nextState, nextStateMap.getOrDefault(nextState, 0) + 1);
}

3. 计算状态转移矩阵。根据状态转移概率，可以计算出状态转移矩阵。例如：

int stateSize = transitionMap.size();
double[][] transitionMatrix = new double[stateSize][stateSize];

List<String> stateList = new ArrayList<>(transitionMap.keySet());
Collections.sort(stateList);

for (int i = 0; i < stateSize; i++) {
    String currentState = stateList.get(i);
    Map<String, Integer> nextStateMap = transitionMap.get(currentState);

    int sum = nextStateMap.values().stream().mapToInt(Integer::intValue).sum();
    for (int j = 0; j < stateSize; j++) {
        String nextState = stateList.get(j);
        int count = nextStateMap.getOrDefault(nextState, 0);
        transitionMatrix[i][j] = count * 1.0 / sum;
    }
}

4. 生成新的文本。可以使用状态转移矩阵来生成新的文本。例如：

int currentStateIndex = 0;
int maxIteration = 10;

for (int i = 0; i < maxIteration; i++) {
    String currentState = stateList.get(currentStateIndex);
    System.out.print(currentState + " ");

    double[] probabilities = transitionMatrix[currentStateIndex];
    currentStateIndex = getNextStateIndex(probabilities);
}

private static int getNextStateIndex(double[] probabilities) {
    double randomValue = Math.random();
    double sum = 0;

    for (int i = 0; i < probabilities.length; i++) {
        sum += probabilities[i];
        if (randomValue < sum) {
            return i;
        }
    }

    return probabilities.length - 1;
}

这样，就可以使用马尔科夫链算法生成新的文本。