數學之美
最近在讀《數學之美》這本書,做一下個人筆記。看的是pdf,看完後會買一本的哦!版權意識還是有的。
智慧型手機的定位和導航功能,只有三項關鍵技術:
①利用衛星定位
②位址的識別
③根據使用者輸入的起點和終點,在地圖上規劃最短路線或者最快路線。
1 位址分析和有限狀態機
有限狀態機是乙個特殊的有向圖,它包括一些狀態(節點)和連線這些狀態的有向弧。
每乙個有限狀態機都有乙個開始狀態和乙個終止狀態,以及若干中間狀態。每一條弧上帶有從乙個狀態進入下乙個狀態的條件。
①通過一些有效位址建立狀態機
②給定乙個有效狀態機後,位址字串的匹配演算法
當然上述會遇到一些問題:有限狀態機要求嚴格匹配,即使用者輸出不能有錯別字且要標準。
如何解決呢?模糊匹配,提出基於概率的有限狀態機。這種基於概率的有限狀態機和離散的馬爾可夫鏈基本上等效。
2 全球導航和動態規劃
全球導航的關鍵演算法是電腦科學圖論中的動態規劃(dynamic programming)的演算法
在圖論中,乙個抽象的圖包括一些節點和連線它們的弧。如果再考慮每條弧的長度,或者說權重,那麼這個圖就是加權圖(weighted graph)。
中國公路網中每個城市是乙個節點,每一條公路是一條弧。圖中弧的權重對應於地圖上的距離,或者是行車時間等等。
對於找乙個圖中給點兩個點之間的最短路線(shortest path),例如從北京到廣州。
利用橫切線:
將乙個「尋找全程最短路線」的問題,分解成乙個個尋找區域性最短路線的小問題。
上圖的動態規劃的計算量是10*10*15,而窮舉則是10**15,前後差了億萬倍。
3 延伸閱讀:有限狀態感測器
有限狀態機嚴格的數學模型:
定義:有限狀態機是個五元組
∑是輸入符號的結合
s是乙個非空的有限狀態集合
so是s中的乙個特殊狀態,起始狀態
δ是乙個從空間s *∑到s的對映函式,即δ:s*∑→s
f是s中另外乙個特殊狀態,終止狀態
這裡面對映函式δ對於一些變數,即狀態和輸入符號的組合可能沒有合適的對應狀態(函式值),也就是說,在一些狀態下,有些符號不能被接受
有限狀態機在語音識別和自然語言理解中起著非常重要的作用,這些領域使用的是一種特殊的有限狀態機——加權的有限狀態感測器(weighted finite state transducer ,wfst)
有限狀態感測器(finite state transduces,fst)的特殊性在於,有限狀態機中的每個狀態由輸入和輸出符號定義,
狀態4的定義是「輸入is 或者are ,輸出為better 或者 worse」的狀態。
在語音識別中,每個被識別的句子都可以用乙個wfst來表示:
wfst中的每一條路徑就是乙個候選的句子,其中概率最大的那條路徑就是這個句子的識別結果。
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