EM算法的python实现
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篇首语:本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理,主要介绍了EM算法的python实现相关的知识,希望对你有一定的参考价值。
本文参考自:https://www.jianshu.com/p/154ee3354b59 和 李航博士的《统计学习方法》
1.
2. 创建观测结果数据
def createData(m,n): y = np.mat(np.zeros((m,n))) for i in range(m): for j in range(n): # 通过产生随机数,每一行表示一次实验结果 y[i,j] = random.randint(0,1) return y
输出一下,观察一下结果:
data = createData(1,10) #一共做了三次实验,每次观测到了10个硬币C出现的结果 data
结果: matrix([[0., 0., 1., 1., 1., 1., 0., 1., 0., 1.]])
3. EM算法的实现过程
def EM(arr_y,theta,tol,num_iter): #初始化参数 PI = 0 P = 0 Q = 0 m,n = np.shape(arr_y) mat_y = arr_y.getA() #返回的是一个numpy array 的数组 for i in range(num_iter): miu = [] PI = np.copy(theta[0]) # 深拷贝 P = np.copy(theta[1]) Q = np.copy(theta[2]) for j in range(m): miu_value = (PI*(P**mat_y[j]) *((1-P)**(1-mat_y[j]))) / \\ (PI*(P**mat_y[j])*((1-P)**(1-mat_y[j])) + (1-PI)*(Q**mat_y[j])*((1-Q)**(1-mat_y[j]))) miu.append(miu_value) sum1 = 0.0 for j in range(m): sum1 += miu[j] theta[0] = sum1 / m sum1 = 0.0 sum2 = 0.0 for j in range(m): sum1 += miu[j] * mat_y[j] sum2 += miu[j] theta[1] = sum1 / sum2 sum1 = 0.0 sum2 = 0.0 for j in range(m): sum1 += (1-miu[j])* mat_y[j] sum2 += (1-miu[j]) theta[2] = sum1 / sum2 print("-----------------------------") print(theta) if (abs(theta[0] - PI) <= tol and abs(theta[1] - P) <= tol and abs(theta[2] - Q <= tol)): print("迭代完毕,参数已经收敛") break return PI,P,Q
4. 主函数的实现 (注意:这里的输入数据(与《统计学习方法》的输入数据一样))
if __name__ == "__main__": mat_y = np.mat(np.zeros((10, 1))) mat_y[0,0] = 1 mat_y[1,0] = 1 mat_y[2,0] = 0 mat_y[3,0] = 1 mat_y[4,0] = 0 mat_y[5,0] = 0 mat_y[6,0] = 1 mat_y[7,0] = 0 mat_y[8,0] = 1 mat_y[9,0] = 1 theta = [0.5, 0.5, 0.5] print(mat_y) PI,P,Q = EM(mat_y,theta,0.001,100) print(PI,P,Q)
#本文的输出结果
[[1.] [1.] [0.] [1.] [0.] [0.] [1.] [0.] [1.] [1.]] ----------------------------- [array([0.5]), array([0.6]), array([0.6])] ----------------------------- [array([0.5]), array([0.6]), array([0.6])] 迭代完毕,参数已经收敛 [0.5] [0.6] [0.6]
和书上的输出结果是一样的
以上是关于EM算法的python实现的主要内容,如果未能解决你的问题,请参考以下文章