簡略計(jì)算香農(nóng)信息熵(Shannon Entropy)

先推薦一個(gè)信息熵計(jì)算器

http://www.shannonentropy.netmark.pl/

輸入你想計(jì)算的內(nèi)容:二進(jìn)制代碼或英文字母短語語句(e.g.1100101, Lorem ipsum)

計(jì)算器會(huì)按這個(gè)公式計(jì)算


我這次計(jì)算短語:“have fun”? (注意夯膀,此處有空格)

這是短語中所含符號(hào)列表

Alphabet of symbols in the string: a e f h n u v 還有空格

計(jì)算符號(hào)出現(xiàn)的概率/頻率

Frequencies of alphabet symbols:

0.125 ->空格

0.125 -> a

0.125 -> e

0.125 -> f

0.125 -> h

0.125 -> n

0.125 -> u

0.125 -> v

因?yàn)槊總€(gè)符號(hào)只出現(xiàn)了一次,所以用1/8簡單來算客叉。但嚴(yán)格來說屡立,26個(gè)字母出現(xiàn)的概率并不是相同的。

之后把各個(gè)符號(hào)的概率帶入公式亩进,得出結(jié)果

H(X) =-[(0.125log20.125)+(0.125log20.125)+(0.125log20.125)+(0.125log20.125)+

(0.125log20.125)+(0.125log20.125)+(0.125log20.125)+(0.125log20.125)]

H(X) =-[(-0.375)+(-0.375)+(-0.375)+(-0.375)+(-0.375)+(-0.375)+(-0.375)+(-0.375)]

H(X) =-[-3]

H(X) =3

這一步的python代碼

from math import log

def calcShannonEnt(probList):

    shannonEnt=0.0

    for prob in probList:

        shannonEnt=shannonEnt-prob*log(prob,2)

    return shannonEnt

########################

pList=[0.125,0.125,0.125,0.125,0.125,0.125,0.125,0.125]#8?jìng)€(gè)符號(hào)的概率

entropy=calcShannonEnt(pList)

print entropy

其實(shí)scipy有現(xiàn)成計(jì)算熵函數(shù)症虑,但是裝起來比較麻煩,等不及的話就自己寫啦归薛。

上述例子用2做log的底數(shù)谍憔,計(jì)算單位是bit.

其它底數(shù)對(duì)應(yīng)的單位:

??????????? e - nat

? ? ? ? ? 10 - hartley/ban/dit



之后又計(jì)算了米兔積木機(jī)器人每個(gè)積木零件的信息熵

以這一款造型為例



以下是所需零件列表

零件編號(hào)及數(shù)量

現(xiàn)在可求得每個(gè)零件在套內(nèi)出現(xiàn)的概率

將概率一列輸入python代碼中得出每個(gè)零件的信息熵(bit)

零件數(shù):981?????????? H: 5.3

可與樂高歷代套裝零件的信息熵做一下對(duì)比


來源 《The entropy of LEGO》Andrew Crompton
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