圆月山庄资源网

Python实现隐马尔可夫模型的前向后向算法的示例代码
脚本专栏 2024/11/3 佚名
3 2
圆月山庄资源网 Design By www.vgjia.com

本篇文章对隐马尔可夫模型的前向和后向算法进行了Python实现，并且每种算法都给出了循环和递归两种方式的实现。

前向算法Python实现

循环方式

import numpy as np
def hmm_forward(Q, V, A, B, pi, T, O, p):
  """
  :param Q: 状态集合
  :param V: 观测集合
  :param A: 状态转移概率矩阵
  :param B: 观测概率矩阵
  :param pi: 初始概率分布
  :param T: 观测序列和状态序列的长度
  :param O: 观测序列
  :param p: 存储各个状态的前向概率的列表，初始为空
  """
  for t in range(T):
    # 计算初值
    if t == 0:
      for i in range(len(Q)):
        p.append(pi[i] * B[i, V[O[0]]])
    # 初值计算完毕后，进行下一时刻的递推运算
    else:
      alpha_t_ = 0
      alpha_t_t = []
      for i in range(len(Q)):
        for j in range(len(Q)):
          alpha_t_ += p[j] * A[j, i]
        alpha_t_t.append(alpha_t_ * B[i, V[O[t]]])
        alpha_t_ = 0
      p = alpha_t_t
  return sum(p)
# 《统计学习方法》书上例10.2
Q = [1, 2, 3]
V = {'红':0, '白':1}
A = np.array([[0.5, 0.2, 0.3], [0.3, 0.5, 0.2], [0.2, 0.3, 0.5]])
B = np.array([[0.5, 0.5], [0.4, 0.6], [0.7, 0.3]])
pi = [0.2, 0.4, 0.4]
T = 3
O = ['红', '白', '红']
p = []
print(hmm_forward(Q, V, A, B, pi, T, O, p)) # 0.130218

递归方式

import numpy as np
def hmm_forward_(Q, V, A, B, pi, T, O, p, T_final):
  """
  :param T_final:递归的终止条件
  """
  if T == 0:
    for i in range(len(Q)):
      p.append(pi[i] * B[i, V[O[0]]])
  else:
    alpha_t_ = 0
    alpha_t_t = []
    for i in range(len(Q)):
      for j in range(len(Q)):
        alpha_t_ += p[j] * A[j, i]
      alpha_t_t.append(alpha_t_ * B[i, V[O[T]]])
      alpha_t_ = 0
    p = alpha_t_t
  if T >= T_final:
    return sum(p)
  return hmm_forward_(Q, V, A, B, pi, T+1, O, p, T_final)

Q = [1, 2, 3]
V = {'红':0, '白':1}
A = np.array([[0.5, 0.2, 0.3], [0.3, 0.5, 0.2], [0.2, 0.3, 0.5]])
B = np.array([[0.5, 0.5], [0.4, 0.6], [0.7, 0.3]])
pi = [0.2, 0.4, 0.4]
T = 0
O = ['红', '白', '红']
p = []
T_final = 2 # T的长度是3，T的取值是(0时刻, 1时刻, 2时刻)
print(hmm_forward_(Q, V, A, B, pi, T, O, p, T_final))

后向算法Python实现

循环方式

import numpy as np
def hmm_backward(Q, V, A, B, pi, T, O, beta_t, T_final):
  for t in range(T, -1, -1):
    if t == T_final:
      beta_t = beta_t
    else:
      beta_t_ = 0
      beta_t_t = []
      for i in range(len(Q)):
        for j in range(len(Q)):
          beta_t_ += A[i, j] * B[j, V[O[t + 1]]] * beta_t[j]
        beta_t_t.append(beta_t_)
        beta_t_ = 0
      beta_t = beta_t_t
    if t == 0:
      p=[]
      for i in range(len(Q)):
        p.append(pi[i] * B[i, V[O[0]]] * beta_t[i])
      beta_t = p
  return sum(beta_t)
# 《统计学习方法》课后题10.1
Q = [1, 2, 3]
V = {'红':0, '白':1}
A = np.array([[0.5, 0.2, 0.3], [0.3, 0.5, 0.2], [0.2, 0.3, 0.5]])
B = np.array([[0.5, 0.5], [0.4, 0.6], [0.7, 0.3]])
pi = [0.2, 0.4, 0.4]
T = 3
O = ['红', '白', '红', '白']
beta_t = [1, 1, 1]
T_final = 3
print(hmm_backward_(Q, V, A, B, pi, T, O, beta_t, T_final)) # 0.06009

递归方式

import numpy as np
def hmm_backward(Q, V, A, B, pi, T, O, beta_t, T_final):
  if T == T_final:
    beta_t = beta_t
  else:
    beta_t_ = 0
    beta_t_t = []
    for i in range(len(Q)):
      for j in range(len(Q)):
        beta_t_ += A[i, j] * B[j, V[O[T+1]]] * beta_t[j]
      beta_t_t.append(beta_t_)
      beta_t_ = 0
    beta_t = beta_t_t
  if T == 0:
    p=[]
    for i in range(len(Q)):
      p.append(pi[i] * B[i, V[O[0]]] * beta_t[i])
    beta_t = p
    return sum(beta_t)
  return hmm_backward(Q, V, A, B, pi, T-1, O, beta_t, T_final)
jpgQ = [1, 2, 3]
V = {'红':0, '白':1}
A = np.array([[0.5, 0.2, 0.3], [0.3, 0.5, 0.2], [0.2, 0.3, 0.5]])
B = np.array([[0.5, 0.5], [0.4, 0.6], [0.7, 0.3]])
pi = [0.2, 0.4, 0.4]
T = 3
O = ['红', '白', '红', '白']
beta_t = [1, 1, 1]
T_final = 3
print(hmm_backward_(Q, V, A, B, pi, T, O, beta_t, T_final)) # 0.06009

这里我有个问题不理解，这道题的正确答案应该是0.061328，我计算出的答案和实际有一点偏差，我跟踪了代码的计算过程，发现在第一次循环完成后，计算结果是正确的，第二次循环后的结果就出现了偏差，我怀疑是小数部分的精度造成，希望有人能给出一个更好的解答，如果是代码的问题也欢迎指正。

以上所述是小编给大家介绍的Python实现隐马尔可夫模型的前向后向算法，希望对大家有所帮助！

标签：
python马尔可夫模型算法,python,算法
圆月山庄资源网 Design By www.vgjia.com
广告合作：本站广告合作请联系QQ：858582 申请时备注：广告合作（否则不回）
免责声明：本站文章均来自网站采集或用户投稿，网站不提供任何软件下载或自行开发的软件！ 如有用户或公司发现本站内容信息存在侵权行为，请邮件告知！ 858582#qq.com
圆月山庄资源网 Design By www.vgjia.com
www.vgjia.com 圆月山庄资源网
139,976互联网资源
144,792高清电影
21,817无损音乐
631,128技术资源

《魔兽世界》大逃杀！60人新游玩模式《强袭风暴》3月21日上线

暴雪近日发布了《魔兽世界》10.2.6 更新内容，新游玩模式《强袭风暴》即将于3月21 日在亚服上线，届时玩家将前往阿拉希高地展开一场 60 人大逃杀对战。

艾泽拉斯的冒险者已经征服了艾泽拉斯的大地及遥远的彼岸。他们在对抗世界上最致命的敌人时展现出过人的手腕，并且成功阻止终结宇宙等级的威胁。当他们在为即将于《魔兽世界》资料片《地心之战》中来袭的萨拉塔斯势力做战斗准备时，他们还需要在熟悉的阿拉希高地面对一个全新的敌人──那就是彼此。在《巨龙崛起》10.2.6 更新的《强袭风暴》中，玩家将会进入一个全新的海盗主题大逃杀式限时活动，其中包含极高的风险和史诗级的奖励。

《强袭风暴》不是普通的战场，作为一个独立于主游戏之外的活动，玩家可以用大逃杀的风格来体验《魔兽世界》，不分职业、不分装备（除了你在赛局中捡到的），光是技巧和战略的强弱之分就能决定出谁才是能坚持到最后的赢家。本次活动将会开放单人和双人模式，玩家在加入海盗主题的预赛大厅区域前，可以从强袭风暴角色画面新增好友。游玩游戏将可以累计名望轨迹，《巨龙崛起》和《魔兽世界：巫妖王之怒 经典版》的玩家都可以获得奖励。

更新日志

友情链接

杰晶网络 DDR爱好者之家 桃源资源网 杰网资源 富贵资源网 南强小屋 铁雪资源网 幽灵资源网 万梅资源网 狼山资源网 白云岛资源网 昆仑资源网 相思资源网 明霞山资源网 内蒙古资源网 黑松山资源网 茶园资源网 饿虎岗资源网 大旗谷资源网 常春岛资源网 岱庙资源网 兴国资源网 快活林资源网 蝙蝠岛资源网 帝王谷资源网 白云城资源网 伏龙阁资源网 清风细雨楼 天枫庄资源网 圆月山庄资源网 无争山庄资源网 神水资源网 移花宫资源网 神剑山庄资源网 无为清净楼资源网 金钱帮资源网 丐帮资源网 华山资源网 极乐门资源网 小李飞刀资源网 凤求凰客栈 风云阁资源网 金狮镖局 鸳鸯亭资源网 千金楼资源网 更多链接