精确推断最基本的方法是变量消除(variable elimination),这种方法对“与待求解的条件概率无关的变量”进行边际化处理,也就是将中间变量约掉,从而计算出目标概率。变量消除的基本思想可以通过贝叶斯网络中所举的例子来解释,问题对应的贝叶斯网络如下图所示,所有的先验概率与条件概率都在图中给出。
案例分析:
假设我们有以下的贝叶斯网络结构:
A -> B -> C
其中,A 是根节点,B 是第二层节点,C 是子节点。我们要计算 P©。
根据变量消除的方法,我们先计算 P© = ΣA,B P(A, B, C),即将 A 和 B 的所有可能取值都考虑进来。
代码实现:
# 定义贝叶斯网络的参数
prob_A = {True: 0.5, False: 0.5}
prob_B = {True: {True: 0.8, False: 0.2}, False: {True: 0.4, False: 0.6}}
prob_C = {True: {True: 0.9, False: 0.1}, False: {True: 0.3, False: 0.7}}
# 通过变量消除计算 P(C)
def variable_elimination():
result = 0
for a in [True, False]:
for b in [True, False]:
result += prob_A[a] * prob_B[a][b] * prob_C[b][True]
return result
# 输出结果
print(variable_elimination())
在这段代码中,我们首先定义了贝叶斯网络的参数(即先验概率和条件概率),然后通过变量消除的方法计算了 P©。最后输出计算结果。