資訊熵的公式的通俗理解

2022-07-09 22:51:11 字數 1771 閱讀 8192

先丟擲資訊熵公式如下:

其中

代表隨機事件x為

的概率,下面來逐步介紹資訊熵的公式**!

資訊量是對資訊的度量,就跟時間的度量是秒一樣,當我們考慮乙個離散的隨機變數x的時候,當我們觀察到的這個變數的乙個具體值的時候,我們接收到了多少資訊呢?

多少資訊用資訊量來衡量,我們接受到的資訊量跟具體發生的事件有關。

資訊的大小跟隨機事件的概率有關。越小概率的事情發生了產生的資訊量越大,如湖南產生的**了;越大概率的事情發生了產生的資訊量越小,如太陽從東邊公升起來了(肯定發生嘛,沒什麼資訊量)。這很好理解!

腦補一下我們日常的對話:

師兄走過來跟我說,立波啊,今天你們湖南發生大**了。

我:啊,不可能吧,這麼重量級的新聞!湖南多低的概率發生**啊!師兄,你告訴我的這件事,資訊量巨大,我馬上打**問問父母什麼情況。

又來了乙個師妹:立波師兄,我發現了乙個重要情報額,原來德川師兄有女朋友額~德川比師妹早進一年實驗室,全實驗室同學都知道了這件事。我大笑一聲:哈哈哈哈,這件事大家都知道了,一點含金量都沒有,下次八卦一些其它有價值的新聞吧!orz,逃~

因此乙個具體事件的資訊量應該是隨著其發生概率而遞減的,且不能為負。

但是這個表示資訊量函式的形式怎麼找呢?

隨著概率增大而減少的函式形式太多了!不要著急,我們還有下面這條性質

h(x,y) = h(x) + h(y)

由於x,y是倆個不相關的事件,那麼滿足p(x,y) = p(x)*p(y).

根據上面推導,我們很容易看出h(x)一定與p(x)的對數有關(因為只有對數形式的真數相乘之後,能夠對應對數的相加形式,可以試試)。因此我們有資訊量公式如下:

下面解決倆個疑問?

(1)為什麼有乙個負號

其中,負號是為了確保資訊一定是正數或者是0,總不能為負數吧!

(2)為什麼底數為2

這是因為,我們只需要資訊量滿足低概率事件x對應於高的資訊量。那麼對數的選擇是任意的。我們只是遵循資訊理論的普遍傳統,使用2作為對數的底!

下面我們正式引出資訊熵。

資訊量度量的是乙個具體事件發生了所帶來的資訊,而熵則是在結果出來之前對可能產生的資訊量的期望——考慮該隨機變數的所有可能取值,即所有可能發生事件所帶來的資訊量的期望。即

轉換一下為:

最終我們的公式**推導完成了。

這裡我再說乙個對資訊熵的理解。資訊熵還可以作為乙個系統複雜程度的度量,如果系統越複雜,出現不同情況的種類越多,那麼他的資訊熵是比較大的。

如果乙個系統越簡單,出現情況種類很少(極端情況為1種情況,那麼對應概率為1,那麼對應的資訊熵為0),此時的資訊熵較小。

這也就是我理解的資訊熵全部想法,希望大家指錯交流。也希望對大家理解有幫助~

資訊熵 交叉熵公式的理解

代表 資訊量 不確定度 的大小。變數的不確定性越大,熵也就越大,把它搞清楚所需要的資訊量也就越大。二 資訊熵的公式定義 h x e log2 p x 1 ip xi log2 p xi 1h x e log 2 p x sum p x i log 2p x i h x e log 2 p x 1 i...

資訊熵公式的由來

首先我們要區分資訊量和資訊熵的區別。先丟擲資訊熵公式如下 其中代表隨機事件x為的概率,下面來逐步介紹資訊熵的公式 資訊量是對資訊的度量,就跟時間的度量是秒一樣,當我們考慮乙個離散的隨機變數x的時候,當我們觀察到的這個變數的乙個具體值的時候,我們接收到了多少資訊呢?多少資訊用資訊量來衡量,我們接受到的...

通俗理解條件熵

1資訊熵以及引出條件熵 我們首先知道資訊熵是考慮該隨機變數的所有可能取值,即所有可能發生事件所帶來的資訊量的期望。公式如下 我們的條件熵的定義是 定義為x給定條件下,y的條件概率分布的熵對x的數學期望 這個還是比較抽象,下面我們解釋一下 設有隨機變數 x,y 其聯合概率分布為 條件熵h y x 表示...