EM算法--期望最大化算法

 

em算法

em算法指的是最大期望算法(Expectation Maximization Algorithm,又译期望最大化算法),是一种迭代算法,用于含有隐变量(latent variable)的概率参数模型的最大似然估计或极大后验概率估计最大期望经常用在机器学习和计算机视觉的数据聚类(Data Clustering)领域
 

 EM 算法是 Dempster,Laind,Rubin 于 1977 年提出的求参数极大似然估计的一种方法,它可以从非完整数据集中对参数进行 MLE 估计,是一种非常简单实用的学习算法。这种方法可以广泛地应用于处理缺损数据,截尾数据,带有噪声等所谓的不完全数据(incomplete data)。

例子一:

可以有一些比较形象的比喻说法把这个算法讲清楚。比如说食堂的大师傅炒了一份菜,要等分成两份给两个人吃,显然没有必要拿来天平一点一点的精确的去称分量,最简单的办法是先随意的把菜分到两个碗中,然后观察是否一样多,把比较多的那一份取出一点放到另一个碗中,这个过程一直迭代地执行下去,直到大家看不出两个碗所容纳的菜有什么分量上的不同为止。EM算法就是这样,假设我们估计知道A和B两个参数,在开始状态下二者都是未知的,并且知道了A的信息就可以得到B的信息,反过来知道了B也就得到了A。可以考虑首先赋予A某种初值,以此得到B的估计值,然后从B的当前值出发,重新估计A的取值,这个过程一直持续到收敛为止。

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假定集合Z = (X,Y)由观测数据 X 和未观测数据Y 组成

EM算法包括两个步骤:由E步和M步组成,它是通过迭代地最大化完整数据的对数似然函数Lc(X;Θ)的期望来最大化不完整数据的对数似然函数,其中:
Lc(X;Θ) =log p(X,Y |Θ) ;
假设在算法第t次迭代后Θ获得的估计记为Θ(t) ,则在(t+1)次迭代时,
E-步:计算完整数据的对数似然函数的期望,记为:
Q(Θ|Θ (t)) = E{Lc(Θ;Z)|X;Θ(t)};
M-步:通过最大化Q(Θ|Θ(t) ) 来获得新的Θ 。
通过交替使用这两个步骤,EM算法逐步改进模型的参数,使参数和训练样本的似然概率逐渐增大,最后终止于一个极大点。直观地理解EM算法,它也可被看作为一个逐次逼近算法:事先并不知道模型的参数,可以随机的选择一套参数或者事先粗略地给定某个初始参数λ0 ,确定出对应于这组参数的最可能的状态,计算每个训练样本的可能结果的概率,在当前的状态下再由样本对参数修正,重新估计参数λ,并在新的参数下重新确定模型的状态,这样,通过多次的迭代,循环直至某个收敛条件满足为止,就可以使得模型的参数逐渐逼近真实参数。
EM算法的主要目的是提供一个简单的迭代算法计算后验密度函数,它的最大优点是简单和稳定,但容易陷入局部最优。

 ------------------------------------引用至百度百科

 

EM算法的推导过程

https://www.cnblogs.com/jerrylead/archive/2011/04/06/2006936.html

http://blog.csdn.net/zouxy09/article/details/8537620

http://blog.csdn.net/pipisorry/article/details/42550815

 

https://math.stackexchange.com/questions/25111/how-does-expectation-maximization-work

 

 

A的正面的概率是0.6,10次的概率是0.6^5+0.6^4=0.088

B:0.5^5*2= 0.0625

B预设的概率:

1 -  (A/A+B) = 1- (0.088/(0.088+0.0625))=0.4152824

 

 

 

 

 

 

 

posted on 2017-11-09 17:25  chenwt  阅读(2917)  评论(0编辑  收藏  举报