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数学学习--贝叶斯定理

2022-12-15·Math, Probability, Bayes

基础概念

期望值,也叫数学期望,是每次随机结果的出现概率乘以其结果的总和。如果我们把每种结果的概率看作权重,那么期望值就是所有结果的加权平均值。

由多个随机变量决定的概率叫联合概率,其概率分布就是联合概率分布。

对于离散型随机变量,可以通过联合概率 P(x, y) 在 y 上求和,得到 P(x)。对于连续型随机变量,可以通过联合概率 P(x, y) 在 y 上的积分,推导出概率 P(x)。这时 P(x) 称为边缘概率

条件概率也是由多个随机变量决定,但和联合概率不同的是,它计算了给定某个(或多个)随机变量的情况下,另一个(或多个)随机变量出现的概率。给定随机变量 x,随机变量 y 的条件概率使用 P(y | x) 表示。

贝叶斯定理

P(x) 称为先验概率,是从数据资料统计得到的。

P(x|y) 是根据贝叶斯定理,通过先验概率 P(x)、似然函数 P(y|x) 和边缘概率 P(y) 推算而来,称为后验概率

用于分类时,公式可改写为:

其中 c 表示一个分类(class),f 表示属性对应的数据字段(field)。P(c|f) 就是待分类样本中,出现属性值 f 时,样本属于类别 c 的概率。P(f|c) 是根据训练数据统计,得到分类 c 中出现属性 f 的概率。P(c) 是分类 c 在训练数据中出现的概率,P(f) 是属性 f 在训练样本中出现的概率。

平滑处理

对于概率为 0.00 的情况,在做贝叶斯公式中的乘积计算时会出现结果为 0。因此通常取一个比数据集里最小统计概率还要小的极小值来代替"零概率",这种技巧叫平滑(Smoothing)

链式法则

链式法则是概率论中常用法则,使用一系列条件概率和边缘概率来推导联合概率。

马尔科夫假设

任何一个词 wi 出现的概率只和它前面的 1 个或若干个词有关。基于这个假设可以提出多元文法(Ngram)模型。N 表示任何一个词出现的概率只和它前面的 N-1 个词有关。

  • 二元文法:某个单词出现的概率只和它前面的 1 个单词有关
  • 三元文法:某个单词出现的概率只和它前面的 2 个单词有关
  • 一元文法:每个词都是相互独立的

语言模型的应用

  1. 信息检索:通过语言模型来刻画查询和文档之间的相关度,假设 q 表示查询,d 表示文档,P(d|q) 表示用户查询 q 的情况下文档 d 出现的概率,概率越高相关性越高
  2. 中文分词
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