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💻数据科学小课堂:互信息的数学解释 & MATLAB编程实践💛

发布时间:2025-03-12 18:05:55来源:

在数据科学和机器学习的世界里,“互信息”是一个非常重要的概念。它用来衡量两个变量之间的依赖关系,简单来说,就是评估一个变量对另一个变量的信息增益有多大。🌟如果两个变量完全独立,那么它们的互信息值为0;反之,如果它们高度相关,则互信息值会很高。

公式上,互信息(MI)定义为联合分布与边缘分布之间的相对熵:

\[ I(X;Y) = \sum_{x \in X} \sum_{y \in Y} p(x, y) \log{\frac{p(x, y)}{p(x)p(y)}} \]

如何计算呢?用MATLAB实现起来其实很简单!我们可以先导入数据,然后利用histogram2函数统计联合概率分布,再结合边缘分布完成计算。💡例如:

```matlab

% 假设我们有两个变量 x 和 y

edges = linspace(min([x(:);y(:)]), max([x(:);y(:)]), 50);

[N, C] = histcounts2(x, y, edges);

pxy = N / sum(N(:)); % 联合概率

px = sum(pxy, 2);% 边缘概率

py = sum(pxy, 1);

mi = sum(sum(pxy . log(pxy ./ (px py'))));

```

通过这种方式,我们能更直观地理解变量间的关联性,为后续模型优化提供依据。🎉

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