勵志

勵志人生知識庫

求信息熵

信息熵是衡量信息不確定性的度量,對於離散隨機變數和連續隨機變數的計算方式不同。

對於離散隨機變數,信息熵的計算公式為:

\[ H(X) = -\sum_{x_i \in X} P(x_i) \log P(x_i) \]

對於連續隨機變數,信息熵的計算公式有兩種主要方法:

將連續變數進行分箱(binning)處理,將其轉化為離散變數來計算信息熵。這種方法簡單但易受分箱方式的影響,可能導致信息損失。

使用基於K近鄰(KNN)的算法來估計信息熵,這種方法參數較少,受樣本量的影響也較小。

此外,還可以通過樣本估計信息熵,對於連續隨機變數\( X \),如果獲得了\( N \)個獨立同分布的樣本\( X^={x_1,x_2,...,x_N} \),那麼\( X \)的信息熵可以通過以下方式近似:

\[ \hat{H}(X) = \frac{1}{N} \sum_{i=1}^{N} -\log p(x_i) \]

其中,\( p(x_i) \)是對樣本機率密度函式\( p(X) \)的估計。

在實際套用中,可能還需要對信號進行預處理,例如求功率譜、奇異值分解或信號分解分量的能量等,以得到適合計算信息熵的表示形式。