貝葉斯網路

2022-08-25 11:03:27 字數 1782 閱讀 6100

一、

貝葉斯網路,由乙個有向無環圖(dag)和條件概率表(cpt)組成。

貝葉斯網路通過乙個有向無環圖來表示一組隨機變數跟它們的條件依賴關係。它通過條件概率分布來引數化。每乙個結點都通過p(node|pa(node))來引數化,pa(node)表示網路中的父節點。

乙個簡單的貝葉斯網路,其對應的全概率公式為:

較複雜的貝葉斯網路,其對應的全概率公式為:

p(x1,x2,x3,x4,x5,x6,x7)=p(x1)p(x2)p(x3)p(x4∣x1,x2,x3)p(x5∣x1,x3)p(x6∣x4)p(x7∣x4,x5)

二、三種形式

head-to-head

貝葉斯網路的第一種結構形式如下圖

p(a,b,c) = p(a)*p(b)*p(c|a,b)成立,化簡後可得:

在c未知的條件下,a、b被阻斷(blocked),是獨立的,稱之為head-to-head條件獨立

tail-to-tail

第二種結構形式如下圖

考慮c未知,跟c已知這兩種情況:

在c未知的時候,有:p(a,b,c)=p(c)*p(a|c)*p(b|c),此時,沒法得出p(a,b) = p(a)p(b),即c未知時,a、b不獨立。

在c已知的時候,有:p(a,b|c)=p(a,b,c)/p(c),然後將p(a,b,c)=p(c)*p(a|c)*p(b|c)帶入式子中,得到:p(a,b|c)=p(a,b,c)/p(c) = p(c)*p(a|c)*p(b|c) / p(c) = p(a|c)*p(b|c),即c已知時,a、b獨立。

所以,在c給定的條件下,a,b被阻斷(blocked),是獨立的,稱之為tail-to-tail條件獨立

head-to-tail

貝葉斯網路的第三種結構形式如下圖

還是分c未知跟c已知這兩種情況:

c未知時,有:p(a,b,c)=p(a)*p(c|a)*p(b|c),但無法推出p(a,b) = p(a)p(b),即c未知時,a、b不獨立。

c已知時,有:p(a,b|c)=p(a,b,c)/p(c),且根據p(a,c) = p(a)*p(c|a) = p(c)*p(a|c),可化簡得到:

在c給定的條件下,a,b被阻斷(blocked),是獨立的,稱之為head-to-tail條件獨立。

head-to-tail是乙個鏈式網路

xi+1的分布狀態只和xi有關,和其他變數條件獨立。通俗點說,當前狀態只跟上一狀態有關,跟上上或上上之前的狀態無關。這種順次演變的隨機過程,就叫做馬爾科夫鏈(markov chain)

貝葉斯網路

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