贝叶斯网

本文深入探讨了贝叶斯网的结构、学习及推断过程,详细介绍了其如何利用有向无环图表达属性间依赖关系,通过条件概率表描述联合概率分布,以及在未知网络结构情况下的学习策略和采用吉布斯采样的推断方法。

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       贝叶斯网借助有向无环图(Directed Acyclic Graph ,简称 DAG)来刻画属性之间的依赖关系,并使用条件概率表(Conditiona Probability Table 简称 CPT)来描述属性的联合概率分布。

  • 结构

贝叶斯网有效的表达了属性间的条件独立性。它假设每一个节点与和该节点“没有亲缘关系”的节点独立。定义联合概率分布

接下来的道德图根据图论中的连通分支概念应该会很好理解。

  • 学习

若在已知贝叶斯网的网络结构的情况下,学习过程只需对样本进行计数,估计出每个节点的条件概率表即可。通常我们并不知晓网络结构,我们定义一个评分函数,用来评估结构最优的贝叶斯网。(有点类似哈夫曼树)

 

 

  • 推断

贝叶斯网的推断常采用一种随机采样方法——吉布斯采样来完成。

 

全概率分布可以回答相关领域的任何问题,但随着变量数目的增 加,全概率分布的联合取值空间却可能变得很大。另外,对所有的原 子事实给出概率,对用户来说也非常困难。 若使用Bayes 规则,就可以利用变量之间的条件独立关系简化计 算过程,大大降低所需要声明的条件概率的数目。我们可以用一个叫 作Bayesian 的数据结构来表示变量之间的依赖关系,并为全概率分 布给出一个简明的表示。 定义(Bayesian ):Bayesian T 是一个三元组(N,A,P),其 中 1. N 是节点集合 2. A 是有向弧集合,与N 组成有限非循环图G =(N,A) 3. P {p(V | ) :V N} v    ,其中 v  代表节点V 的父亲节点集合 Bayesian 是一个有向非循环图: (1) 中节点与知识领域的随机变量一一对应(下文中不区分节 点与变量); (2)中的有向弧表示变量间的因果关系,从节点X 到节点Y 有 向弧的直观含义是X 对Y 有直接的因果影响;影响的强度或者说不确 定性由条件概率表示; (3)每个节点有一个条件概率表,定量描述其所有父亲节点对于 该节点的作用效果。 -2- (4)由领域专家给定络结构和条件概率表。 )由领域专家给定络结构和条件概率表。 )由领域专家给定络结构和条件概率表。 )由领域专家给定络结构和条件概率表。 )由领域专家给定络结构和条件概率表。 )由领域专家给定络结构和条件概率表。 )由领域专家给定络结构和条件概率表。 )由领域专家给定络结构和条件概率表。 )由领域专家给定络结构和条件概率表。 对领域专家来说,决定在特中存哪些条件独立联系通常是 对领域专家来说,决定在特中存哪些条件独立联系通常是 对领域专家来说,决定在特中存哪些条件独立联系通常是 对领域专家来说,决定在特中存哪些条件独立联系通常是 对领域专家来说,决定在特中存哪些条件独立联系通常是 对领域专家来说,决定在特中存哪些条件独立联系通常是 对领域专家来说,决定在特中存哪些条件独立联系通常是 对领域专家来说,决定在特中存哪些条件独立联系通常是 对领域专家来说,决定在特中存哪些条件独立联系通常是 对领域专家来说,决定在特中存哪些条件独立联系通常是 对领域专家来说,决定在特中存哪些条件独立联系通常是 对领域专家来说,决定在特中存哪些条件独立联系通常是 对领域专家来说,决定在特中存哪些条件独立联系通常是 对领域专家来说,决定在特中存哪些条件独立联系通常是 较容易的 较容易的 较容易的 (给定络结构相对容易 给定络结构相对容易 给定络结构相对容易 给定络结构相对容易 给定络结构相对容易 )─ 事实上,要远比际声明出这 事实上,要远比际声明出这 事实上,要远比际声明出这 事实上,要远比际声明出这 事实上,要远比际声明出这 事实上,要远比际声明出这 事实上,要远比际声明出这 事实上,要远比际声明出这 事实上,要远比际声明出这 些概率本身容易得多 些概率本身容易得多 些概率本身容易得多 些概率本身容易得多 些概率本身容易得多 (给定准确的条件概率相对 给定准确的条件概率相对 给定准确的条件概率相对 给定准确的条件概率相对 给定准确的条件概率相对 给定准确的条件概率相对 困难) 。一旦 。一旦 。一旦 BayesianBayesianBayesianBayesianBayesian Bayesian的拓扑结构给定, 则只需对那些直接相互依赖节点出条件概率的拓扑结构给定, 则只需对那些直接相互依赖节点出条件概率的拓扑结构给定, 则只需对那些直接相互依赖节点出条件概率的拓扑结构给定, 则只需对那些直接相互依赖节点出条件概率的拓扑结构给定, 则只需对那些直接相互依赖节点出条件概率的拓扑结构给定, 则只需对那些直接相互依赖节点出条件概率的拓扑结构给定, 则只需对那些直接相互依赖节点出条件概率的拓扑结构给定, 则只需对那些直接相互依赖节点出条件概率的拓扑结构给定, 则只需对那些直接相互依赖节点出条件概率的拓扑结构给定, 则只需对那些直接相互依赖节点出条件概率的拓扑结构给定, 则只需对那些直接相互依赖节点出条件概率
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