[發(fā)明專利]一種貝葉斯網(wǎng)絡的拓撲構建方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810601472.0
• 申請日: 2018-06-12
• 公開（公告）號: CN108694439A
• 公開（公告）日: 2018-10-23
• 發(fā)明（設計）人: 何建;劉仁杰;鄒見效;徐紅兵
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: G06N3/00
• 分類號: G06N3/00;G06Q10/04;G06Q50/06
• 代理公司: 成都行之專利代理事務所(普通合伙) 51220
• 代理人: 溫利平

1.一種貝葉斯網(wǎng)絡的拓撲構建方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)、設置飛蛾數(shù)量n，每一只飛蛾代表一個節(jié)點數(shù)量為f的貝葉斯網(wǎng)絡拓撲結構，每一個貝葉斯網(wǎng)絡拓撲結構均為一有向無環(huán)圖，其中，f個節(jié)點用集合表示為：X＝{X₁,X₂,…，X_i,…,X_f}；設置最大迭代次數(shù)T，最大無效迭代次數(shù)P；

(2)、初始化n個有向無環(huán)圖，得到每只飛蛾的f階位置矩陣M_i，i＝1,2,…,n；

(3)、利用改進型BIC算法使用樣本集D＝{D₁,D₂,…,D_m}對每只飛蛾的位置矩陣M_i進行評分；

其中，m代表樣本數(shù)量，q_i是節(jié)點X_i的父節(jié)點取值個數(shù)，r_i是節(jié)點X_i取值個數(shù)，m_ijk表示節(jié)點X_i的父節(jié)點在第j種取值下自身第k種取值值的個數(shù)，且λ為懲罰系數(shù)；

(4)、將每個位置矩陣M_i的評分從大到小排序，得到燭火F_i；

(5)、利用迭代法更新飛蛾位置和燭火數(shù)量；

如果當前迭代次數(shù)t小于最大迭代次數(shù)T，則將當前迭代次數(shù)t加1，再更新燭火數(shù)量R，表示向上取整，然后對所有的飛蛾位置進行更新，然后進入步驟(6)，否則跳至步驟(9)；

(6)、將原位置矩陣M_i和更新后的位置矩陣按照評分從大到小排序，選擇前R個位置作為新燭火；

(7)、判斷新燭火對應的位置矩陣的最高評分是否大于上一次迭代時新燭火對應的位置矩陣的最高評分，果大于，則將當前無效迭代次數(shù)p為1，否則將當前無效迭代次數(shù)p加1；

(8)、判斷當前無效迭代次數(shù)p是否達到最大無效迭代次數(shù)P的上限，如果達到上限，則進入步驟(9)，否則返回步驟(5)；

(9)、將最高評分的位置矩陣作為構建的貝葉斯網(wǎng)絡拓撲。

2.根據(jù)權利要求1所述的一種貝葉斯網(wǎng)絡的拓撲構建方法，其特征在于，所述的懲罰系數(shù)λ的取值為：λ＝0.001。

3.根據(jù)權利要求1所述的一種貝葉斯網(wǎng)絡的拓撲構建方法，其特征在于，所述的飛蛾位置更新的具體方法為：

1)、將飛蛾的位置矩陣M_i與其對應的燭火隨機按照行或列進行交叉，得到兩個位置矩陣；

2)、將交叉得到的兩個位置矩陣隨機進行加邊或刪邊或反向邊的變異處理，得到變異后的矩陣；

3)、判斷變異后的矩陣的合法性

將變異后的矩陣記為A，判斷A^f是否等于f階零矩陣，如果等于，則A合法進入步驟4)；如果不等于，則A不合法，即A中存在環(huán)路，需要進一步進行去環(huán)處理，直到變異后的矩陣中不存在環(huán)路后再進入步驟4)；

4)、對滿足合法性的兩個變異后的矩陣進行評分，再選取評分大的矩陣作為飛蛾更新后的位置矩陣。

4.根據(jù)權利要求3所述的一種貝葉斯網(wǎng)絡的拓撲構建方法，其特征在于，所述的步驟3)中，去環(huán)處理的具體過程為：

S1、尋找矩陣A中是否存在第行第列和第行第列的值同時為1，如果存在，則進行刪邊處理，令其中的一個元素值變?yōu)?，得到新矩陣其中，

S2、判斷新矩陣的合法性，如果新矩陣不合法，則計算的每一行的行和，如果某一行的行和等于0，則表示該行中所有節(jié)點不存在子節(jié)點，將這些不存在子節(jié)點的點對應的列中的元素置為0，然后重新計算行和，找到行和大于0的最小值對應的行標再找到第行中值為1的列標令和兩個元素變?yōu)楹蛯崿F(xiàn)邊的反向，從而完成去環(huán)處理。