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盘点一下数据平滑算法

时间:2017-03-26 21:11:59      阅读:402      评论:0      收藏:0      [点我收藏+]

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  在自然语言处理中,经常要计算单词序列(句子)出现的概率估计。我们知道,算法在训练时,语料库不可能包含所有可能出现的序列。

    因此,为了防止对训练样本中未出现的新序列概率估计值为零,人们发明了好多改善估计新序列出现概率的算法,即数据平滑算法。

Laplace 法则

  最简单的算法是Laplace法则,思路很简单,统计测试数据集中的元素在训练数据集中出现的次数时,计数器的初始值不要设成零,而是设成1。这样,即使该元素没有在训练集中出现,其出现次数统计值至少也是1。因此,其出现的概率估计值就不会是零了。

  假设测试集 V 中某个元素在训练集 T 中出现 r 次,经过Laplace法则调整后的统计次数为:

                        r?=r+1

  当然这样做,纯粹是为了不出现零概率,并没有解决对未见过的实例进行有效预测的问题。因此,Laplace法则仅仅是一种非常初级的技术,有点太小儿科了。

Good-Turing 估计

  Laplace方法一个很明显的问题是 r?r Good-Turning 方法认为这是一个重大缺陷,需要给予改进。其实我觉得这真不算重要,只要能合理估计未见过的新实例的概率,总的统计次数发生变化又怎样呢? 
   
  Good-Turing 修正后的计算公式还真的很巧妙,它在Laplace法则后面乘了一个修正系数,就可以保证总次数不变。这个拿出来炫一炫还是没问题的: 
   

                      技术分享

  其中,技术分享表示测试集 V 中,一共有技术分享个元素在训练集 T 中出现过 技术分享次。

  虽然我觉得这个方法没啥用,但是它的确保证了测试集中元素在训练集中出现的总次数不变。即: 

                       技术分享
                      技术分享

 

  显然,N1=N2。或许这个方法解决不了自然语言处理问题,而且 nr=0 时公式也会失效,但其思路应该还是很有价值的,或许解决其他问题能用得上。

绝对折扣和线性折扣

  估计发明的作者受到 Good-Turing 的刺激了,认为这个方法就是“劫富济贫”,把数量较大的统计次数拿出一部分均给了较小的统计次数,减少贫富差距。只不过这个方法用了一个很有技巧的公式掩盖的其本质。 
   
  与其羞羞答答“劫富济贫”,不如来个赤裸裸的方法,于是乎就出现了绝对折扣和线性折扣方法。 
   
  问题是,“劫富济贫”并不是我们的目的,我们需要的是能够对语料库中从未出现过的句子做出概率判断。要得到正确的判断,需要“劫”多少?“济”多少?这个问题绝对折扣和线性折扣都回答不了。所以,无论Good-Turing方法,还是这两种折扣方法,本质上都没跳出 Laplace 法则的思路。 

Witten-Bell算法

  Witten-Bell算法终于从 Laplace 算法跳了出来,有了质的突破。这个方法的基本思想是:如果测试过程中一个实例在训练语料库中未出现过,那么他就是一个新事物,也就是说,他是第一次出现。那么可以用在语料库中看到新实例(即第一次出现的实例)的概率来代替未出现实例的概率。 
   
  假设词汇在语料库出现的次数参见下表:


            技术分享

 

               技术分享

 

  那么,我们可以用       技术分享近似表示在语料库看到新词汇的概率。

  我不能说这个方法有多少道理,但与那些“劫富济贫”的方法相比,它至少提供了一个说得过去的理由。 

 

盘点一下数据平滑算法

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原文地址:http://www.cnblogs.com/hellochennan/p/6623991.html

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