python数学函数熵值如何求熵值

python函数深入浅出 11.math.pow()及其相关函数详解

这是math模块的一个函数

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pow() 源于英文power，返回给定数字的乘幂

所以我们执行math.pow()示例：

注意：math 模块则会把参数转换为 float。

math是非常常用的数学计算包，其中math.pow()语法如下

参数说明：

等同于写法

但注意math函数返回的是浮点数,后者可能返回整数

其他常用的数学函数有：

python2 有cmp(x,y)函数，python3移除了cmp，新增了 operator模块,提供了如下比较方法

作为比较函数

在处理数字时使用数学函数能更高效的获取计算结果。

对基础运行环境有疑问的，推荐参考: python函数深入浅出 0.基础篇

用python实现红酒数据集的ID3,C4.5和CART算法？

ID3算法介绍

ID3算法全称为迭代二叉树3代算法（Iterative Dichotomiser 3）

该算法要先进行特征选择，再生成决策树，其中特征选择是基于“信息增益”最大的原则进行的。

但由于决策树完全基于训练集生成的，有可能对训练集过于“依赖”，即产生过拟合现象。因此在生成决策树后，需要对决策树进行剪枝。剪枝有两种形式，分别为前剪枝（Pre-Pruning）和后剪枝（Post-Pruning），一般采用后剪枝。

信息熵、条件熵和信息增益

信息熵：来自于香农定理，表示信息集合所含信息的平均不确定性。信息熵越大，表示不确定性越大，所含的信息量也就越大。

设x 1 , x 2 , x 3 , . . . x n {x_1, x_2, x_3, ...x_n}x

,...x

为信息集合X的n个取值，则x i x_ix

的概率：

P ( X = i ) = p i , i = 1 , 2 , 3 , . . . , n P(X=i) = p_i, i=1,2,3,...,n

P(X=i)=p

,i=1,2,3,...,n

信息集合X的信息熵为：

H ( X ) = − ∑ i = 1 n p i log ⁡ p i H(X) =- \sum_{i=1}^{n}{p_i}\log{p_i}

H(X)=−

i=1

∑

logp

条件熵：指已知某个随机变量的情况下，信息集合的信息熵。

设信息集合X中有y 1 , y 2 , y 3 , . . . y m {y_1, y_2, y_3, ...y_m}y

,...y

组成的随机变量集合Y，则随机变量（X，Y）的联合概率分布为

P ( x = i , y = j ) = p i j P(x=i,y=j) = p_{ij}

P(x=i,y=j)=p

条件熵：

H ( X ∣ Y ) = ∑ j = 1 m p ( y j ) H ( X ∣ y j ) H(X|Y) = \sum_{j=1}^m{p(y_j)H(X|y_j)}

H(X∣Y)=

j=1

∑

p(y

)H(X∣y

)

由

H ( X ∣ y j ) = − ∑ j = 1 m p ( y j ) ∑ i = 1 n p ( x i ∣ y j ) log ⁡ p ( x i ∣ y j ) H(X|y_j) = - \sum_{j=1}^m{p(y_j)}\sum_{i=1}^n{p(x_i|y_j)}\log{p(x_i|y_j)}

H(X∣y

)=−

j=1

∑

p(y

)

i=1

∑

p(x

∣y

)logp(x

∣y

)

和贝叶斯公式：

p ( x i y j ) = p ( x i ∣ y j ) p ( y j ) p(x_iy_j) = p(x_i|y_j)p(y_j)

p(x

)=p(x

∣y

)p(y

)

可以化简条件熵的计算公式为:

H ( X ∣ Y ) = ∑ j = 1 m ∑ i = 1 n p ( x i , y j ) log ⁡ p ( x i ) p ( x i , y j ) H(X|Y) = \sum_{j=1}^m \sum_{i=1}^n{p(x_i, y_j)\log\frac{p(x_i)}{p(x_i, y_j)}}

H(X∣Y)=

j=1

∑

i=1

∑

p(x

)log

p(x

)

p(x

)

信息增益：信息熵-条件熵，用于衡量在知道已知随机变量后，信息不确定性减小越大。

d ( X , Y ) = H ( X ) − H ( X ∣ Y ) d(X,Y) = H(X) - H(X|Y)

d(X,Y)=H(X)−H(X∣Y)

python代码实现

import numpy as np

import math

def calShannonEnt(dataSet):

""" 计算信息熵 """

labelCountDict = {}

for d in dataSet:

label = d[-1]

if label not in labelCountDict.keys():

labelCountDict[label] = 1

else:

labelCountDict[label] += 1

entropy = 0.0

for l, c in labelCountDict.items():

p = 1.0 * c / len(dataSet)

entropy -= p * math.log(p, 2)

return entropy

def filterSubDataSet(dataSet, colIndex, value):

"""返回colIndex特征列label等于value，并且过滤掉改特征列的数据集"""

subDataSetList = []

for r in dataSet:

if r[colIndex] == value:

newR = r[:colIndex]

newR = np.append(newR, (r[colIndex + 1:]))

subDataSetList.append(newR)

return np.array(subDataSetList)

def chooseFeature(dataSet):

""" 通过计算信息增益选择最合适的特征"""

featureNum = dataSet.shape[1] - 1

entropy = calShannonEnt(dataSet)

bestInfoGain = 0.0

bestFeatureIndex = -1

for i in range(featureNum):

uniqueValues = np.unique(dataSet[:, i])

condition_entropy = 0.0

for v in uniqueValues: #计算条件熵

subDataSet = filterSubDataSet(dataSet, i, v)

p = 1.0 * len(subDataSet) / len(dataSet)

condition_entropy += p * calShannonEnt(subDataSet)

infoGain = entropy - condition_entropy #计算信息增益

if infoGain = bestInfoGain: #选择最大信息增益

bestInfoGain = infoGain

bestFeatureIndex = i

return bestFeatureIndex

def creatDecisionTree(dataSet, featNames):

""" 通过训练集生成决策树 """

featureName = featNames[:] # 拷贝featNames，此处不能直接用赋值操作，否则新变量会指向旧变量的地址

classList = list(dataSet[:, -1])

if len(set(classList)) == 1: # 只有一个类别

return classList[0]

if dataSet.shape[1] == 1: #当所有特征属性都利用完仍然无法判断样本属于哪一类，此时归为该数据集中数量最多的那一类

return max(set(classList), key=classList.count)

bestFeatureIndex = chooseFeature(dataSet) #选择特征

bestFeatureName = featNames[bestFeatureIndex]

del featureName[bestFeatureIndex] #移除已选特征列

decisionTree = {bestFeatureName: {}}

featureValueUnique = sorted(set(dataSet[:, bestFeatureIndex])) #已选特征列所包含的类别，通过递归生成决策树

for v in featureValueUnique:

copyFeatureName = featureName[:]

subDataSet = filterSubDataSet(dataSet, bestFeatureIndex, v)

decisionTree[bestFeatureName][v] = creatDecisionTree(subDataSet, copyFeatureName)

return decisionTree

def classify(decisionTree, featnames, featList):

""" 使用训练所得的决策树进行分类 """

classLabel = None

root = decisionTree.keys()[0]

firstGenDict = decisionTree[root]

featIndex = featnames.index(root)

for k in firstGenDict.keys():

if featList[featIndex] == k:

if isinstance(firstGenDict[k], dict): #若子节点仍是树，则递归查找

classLabel = classify(firstGenDict[k], featnames, featList)

else:

classLabel = firstGenDict[k]

return classLabel

下面用鸢尾花数据集对该算法进行测试。由于ID3算法只能用于标称型数据，因此用在对连续型的数值数据上时，还需要对数据进行离散化，离散化的方法稍后说明，此处为了简化，先使用每一种特征所有连续性数值的中值作为分界点，小于中值的标记为1，大于中值的标记为0。训练1000次，统计准确率均值。

from sklearn import datasets

from sklearn.model_selection import train_test_split

iris = datasets.load_iris()

data = np.c_[iris.data, iris.target]

scoreL = []

for i in range(1000): #对该过程进行10000次

trainData, testData = train_test_split(data) #区分测试集和训练集

featNames = iris.feature_names[:]

for i in range(trainData.shape[1] - 1): #对训练集每个特征，以中值为分界点进行离散化

splitPoint = np.mean(trainData[:, i])

featNames[i] = featNames[i]+'='+'{:.3f}'.format(splitPoint)

trainData[:, i] = [1 if x = splitPoint else 0 for x in trainData[:, i]]

testData[:, i] = [1 if x = splitPoint else 0 for x in testData[:, i]]

decisionTree = creatDecisionTree(trainData, featNames)

classifyLable = [classify(decisionTree, featNames, td) for td in testData]

scoreL.append(1.0 * sum(classifyLable == testData[:, -1]) / len(classifyLable))

print 'score: ', np.mean(scoreL)

输出结果为：score: 0.7335，即准确率有73%。每次训练和预测的准确率分布如下：

数据离散化

然而，在上例中对特征值离散化的划分点实际上过于“野蛮”，此处介绍一种通过信息增益最大的标准来对数据进行离散化。原理很简单，当信息增益最大时，说明用该点划分能最大程度降低数据集的不确定性。

具体步骤如下：

对每个特征所包含的数值型特征值排序

对相邻两个特征值取均值，这些均值就是待选的划分点

用每一个待选点把该特征的特征值划分成两类，小于该特征点置为1，大于该特征点置为0，计算此时的条件熵，并计算出信息增益

选择信息使信息增益最大的划分点进行特征离散化

实现代码如下：

def filterRawData(dataSet, colIndex, value, tag):

""" 用于把每个特征的连续值按照区分点分成两类，加入tag参数，可用于标记筛选的是哪一部分数据"""

filterDataList = []

for r in dataSet:

if (tag and r[colIndex] = value) or ((not tag) and r[colIndex] value):

newR = r[:colIndex]

newR = np.append(newR, (r[colIndex + 1:]))

filterDataList.append(newR)

return np.array(filterDataList)

def dataDiscretization(dataSet, featName):

""" 对数据每个特征的数值型特征值进行离散化 """

featureNum = dataSet.shape[1] - 1

entropy = calShannonEnt(dataSet)

for featIndex in range(featureNum): #对于每一个特征

uniqueValues = sorted(np.unique(dataSet[:, featIndex]))

meanPoint = []

for i in range(len(uniqueValues) - 1): # 求出相邻两个值的平均值

meanPoint.append(float(uniqueValues[i+1] + uniqueValues[i]) / 2.0)

bestInfoGain = 0.0

bestMeanPoint = -1

for mp in meanPoint: #对于每个划分点

subEntropy = 0.0 #计算该划分点的信息熵

for tag in range(2): #分别划分为两类

subDataSet = filterRawData(dataSet, featIndex, mp, tag)

p = 1.0 * len(subDataSet) / len(dataSet)

subEntropy += p * calShannonEnt(subDataSet)

## 计算信息增益

infoGain = entropy - subEntropy

## 选择最大信息增益

if infoGain = bestInfoGain:

bestInfoGain = infoGain

bestMeanPoint = mp

featName[featIndex] = featName[featIndex] + "=" + "{:.3f}".format(bestMeanPoint)

dataSet[:, featIndex] = [1 if x = bestMeanPoint else 0 for x in dataSet[:, featIndex]]

return dataSet, featName

重新对数据进行离散化，并重复该步骤1000次，同时用sklearn中的DecisionTreeClassifier对相同数据进行分类，分别统计平均准确率。运行代码如下:

from sklearn.tree import DecisionTreeClassifier

import matplotlib.pyplot as plt

scoreL = []

scoreL_sk = []

for i in range(1000): #对该过程进行1000次

featNames = iris.feature_names[:]

trainData, testData = train_test_split(data) #区分测试集和训练集

trainData_tmp = copy.copy(trainData)

testData_tmp = copy.copy(testData)

discritizationData, discritizationFeatName= dataDiscretization(trainData, featNames) #根据信息增益离散化

for i in range(testData.shape[1]-1): #根据测试集的区分点离散化训练集

splitPoint = float(discritizationFeatName[i].split('=')[-1])

testData[:, i] = [1 if x=splitPoint else 0 for x in testData[:, i]]

decisionTree = creatDecisionTree(trainData, featNames)

classifyLable = [classify(decisionTree, featNames, td) for td in testData]

scoreL.append(1.0 * sum(classifyLable == testData[:, -1]) / len(classifyLable))

clf = DecisionTreeClassifier('entropy')

clf.fit(trainData[:, :-1], trainData[:, -1])

clf.predict(testData[:, :-1])

scoreL_sk.append(clf.score(testData[:, :-1], testData[:, -1]))

print 'score: ', np.mean(scoreL)

print 'score-sk: ', np.mean(scoreL_sk)

fig = plt.figure(figsize=(10, 4))

plt.subplot(1,2,1)

pd.Series(scoreL).hist(grid=False, bins=10)

plt.subplot(1,2,2)

pd.Series(scoreL_sk).hist(grid=False, bins=10)

plt.show()

两者准确率分别为：

score: 0.7037894736842105

score-sk: 0.7044736842105263

准确率分布如下：

两者的结果非常一样。

（但是。。为什么根据信息熵离散化得到的准确率比直接用均值离散化的准确率还要低啊？？哇的哭出声。。）

最后一次决策树图形如下：

决策树剪枝

由于决策树是完全依照训练集生成的，有可能会有过拟合现象，因此一般会对生成的决策树进行剪枝。常用的是通过决策树损失函数剪枝，决策树损失函数表示为:

C a ( T ) = ∑ t = 1 T N t H t ( T ) + α ∣ T ∣ C_a(T) = \sum_{t=1}^TN_tH_t(T) +\alpha|T|

(T)=

t=1

∑

(T)+α∣T∣

其中，H t ( T ) H_t(T)H

(T)表示叶子节点t的熵值，T表示决策树的深度。前项∑ t = 1 T N t H t ( T ) \sum_{t=1}^TN_tH_t(T)∑

t=1

(T)是决策树的经验损失函数当随着T的增加，该节点被不停的划分的时候，熵值可以达到最小，然而T的增加会使后项的值增大。决策树损失函数要做的就是在两者之间进行平衡，使得该值最小。

对于决策树损失函数的理解，如何理解决策树的损失函数? - 陶轻松的回答 - 知乎这个回答写得挺好，可以按照答主的思路理解一下

C4.5算法

ID3算法通过信息增益来进行特征选择会有一个比较明显的缺点：即在选择的过程中该算法会优先选择类别较多的属性（这些属性的不确定性小，条件熵小，因此信息增益会大），另外，ID3算法无法解决当每个特征属性中每个分类都只有一个样本的情况（此时每个属性的条件熵都为0）。

C4.5算法ID3算法的改进，它不是依据信息增益进行特征选择，而是依据信息增益率，它添加了特征分裂信息作为惩罚项。定义分裂信息：

S p l i t I n f o ( X , Y ) = − ∑ i n ∣ X i ∣ ∣ X ∣ log ⁡ ∣ X i ∣ ∣ X ∣ SplitInfo(X, Y) =-\sum_i^n\frac{|X_i|}{|X|}\log\frac{|X_i|}{|X|}

SplitInfo(X,Y)=−

∑

∣X∣

∣X

∣

log

∣X∣

∣X

∣

则信息增益率为：

G a i n R a t i o ( X , Y ) = d ( X , Y ) S p l i t I n f o ( X , Y ) GainRatio(X,Y)=\frac{d(X,Y)}{SplitInfo(X, Y)}

GainRatio(X,Y)=

SplitInfo(X,Y)

d(X,Y)

关于ID3和C4.5算法

在学习分类回归决策树算法时，看了不少的资料和博客。关于这两个算法，ID3算法是最早的分类算法，这个算法刚出生的时候其实带有很多缺陷：

无法处理连续性特征数据

特征选取会倾向于分类较多的特征

没有解决过拟合的问题

没有解决缺失值的问题

即该算法出生时是没有带有连续特征离散化、剪枝等步骤的。C4.5作为ID3的改进版本弥补列ID3算法不少的缺陷：

通过信息最大增益的标准离散化连续的特征数据

在选择特征是标准从“最大信息增益”改为“最大信息增益率”

通过加入正则项系数对决策树进行剪枝

对缺失值的处理体现在两个方面：特征选择和生成决策树。初始条件下对每个样本的权重置为1。

特征选择：在选取最优特征时，计算出每个特征的信息增益后，需要乘以一个**“非缺失值样本权重占总样本权重的比例”**作为系数来对比每个特征信息增益的大小

生成决策树：在生成决策树时，对于缺失的样本我们按照一定比例把它归属到每个特征值中，比例为该特征每一个特征值占非缺失数据的比重

关于C4.5和CART回归树

作为ID3的改进版本，C4.5克服了许多缺陷，但是它自身还是存在不少问题：

C4.5的熵运算中涉及了对数运算，在数据量大的时候效率非常低。

C4.5的剪枝过于简单

C4.5只能用于分类运算不能用于回归

当特征有多个特征值是C4.5生成多叉树会使树的深度加深

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原文链接：

python 基础教程

运算

a = 21

b = 10

c = 0

c = a + b

print "1 - c 的值为：", c

c = a - b

print "2 - c 的值为：", c

c = a * b

print "3 - c 的值为：", c

c = a / b

print "4 - c 的值为：", c

c = a % b

print "5 - c 的值为：", c

a = 2

b = 3

c = a**b

print "6 - c 的值为：", c

a = 10

b = 5

c = a//b

print "7 - c 的值为：", c

python比较

a = 21

b = 10

c = 0

if ( a == b ):

print "1 - a 等于 b"

else:

print "1 - a 不等于 b"

if ( a != b ):

print "2 - a 不等于 b"

else:

print "2 - a 等于 b"

if ( a b ):

print "3 - a 不等于 b"

else:

print "3 - a 等于 b"

if ( a b ):

print "4 - a 小于 b"

else:

print "4 - a 大于等于 b"

if ( a b ):

print "5 - a 大于 b"

else:

print "5 - a 小于等于 b"

a = 5

b = 20

if ( a = b ):

print "6 - a 小于等于 b"

else:

print "6 - a 大于 b"

if ( b = a ):

print "7 - b 大于等于 a"

else:

print "7 - b 小于 a"

赋值

a = 21

b = 10

c = 0

c = a + b

print "1 - c 的值为：", c

c += a

print "2 - c 的值为：", c

c *= a

print "3 - c 的值为：", c

c /= a

print "4 - c 的值为：", c

c = 2

c %= a

print "5 - c 的值为：", c

c **= a

print "6 - c 的值为：", c

c //= a

print "7 - c 的值为：", c

逻辑运算符：

a = 10

b = 20

if ( a and b ):

print "1 - 变量 a 和 b 都为 true"

else:

print "1 - 变量 a 和 b 有一个不为 true"

if ( a or b ):

print "2 - 变量 a 和 b 都为 true，或其中一个变量为 true"

else:

print "2 - 变量 a 和 b 都不为 true"

a = 0

if ( a and b ):

print "3 - 变量 a 和 b 都为 true"

else:

print "3 - 变量 a 和 b 有一个不为 true"

if ( a or b ):

print "4 - 变量 a 和 b 都为 true，或其中一个变量为 true"

else:

print "4 - 变量 a 和 b 都不为 true"

if not( a and b ):

print "5 - 变量 a 和 b 都为 false，或其中一个变量为 false"

else:

print "5 - 变量 a 和 b 都为 true"

in,not in

a = 10

b = 20

list = [1, 2, 3, 4, 5 ];

if ( a in list ):

print "1 - 变量 a 在给定的列表中 list 中"

else:

print "1 - 变量 a 不在给定的列表中 list 中"

if ( b not in list ):

print "2 - 变量 b 不在给定的列表中 list 中"

else:

print "2 - 变量 b 在给定的列表中 list 中"

a = 2

if ( a in list ):

print "3 - 变量 a 在给定的列表中 list 中"

else:

print "3 - 变量 a 不在给定的列表中 list 中"

条件

flag = False

name = 'luren'

if name == 'python': # 判断变量否为'python'

flag = True # 条件成立时设置标志为真

print 'welcome boss' # 并输出欢迎信息

else:

print name

num = 5

if num == 3: # 判断num的值

print 'boss'

elif num == 2:

print 'user'

elif num == 1:

print 'worker'

elif num 0: # 值小于零时输出

print 'error'

else:

print 'roadman' # 条件均不成立时输出

循环语句：

count = 0

while (count 9):

print 'The count is:', count

count = count + 1

print "Good bye!"

i = 1

while i 10:

i += 1

if i%2 0: # 非双数时跳过输出

continue

print i # 输出双数2、4、6、8、10

i = 1

while 1: # 循环条件为1必定成立

print i # 输出1~10

i += 1

if i 10: # 当i大于10时跳出循环

break

for letter in 'Python': # 第一个实例

print '当前字母 :', letter

fruits = ['banana', 'apple', 'mango']

for fruit in fruits: # 第二个实例

print '当前水果 :', fruit

print "Good bye!"

获取用户输入:raw_input

var = 1

while var == 1 : # 该条件永远为true，循环将无限执行下去

num = raw_input("Enter a number :")

print "You entered: ", num

print "Good bye!"

range,len

fruits = ['banana', 'apple', 'mango']

for index in range(len(fruits)):

print '当前水果 :', fruits[index]

print "Good bye!"

python数学函数：

abs,cell,cmp,exp,fabs,floor,log,log10,max,min,mod,pow,round,sqrt

randrange

访问字符串的值

var1 = 'Hello World!'

var2 = "Python Runoob"

print "var1[0]: ", var1[0]

print "var2[1:5]: ", var2[1:5]

转义字符

格式化输出

print "My name is %s and weight is %d kg!" % ('Zara', 21)

字符串函数：

添加元素

list = [] ## 空列表

list.append('Google') ## 使用 append() 添加元素

list.append('Runoob')

print list

删除元素

list1 = ['physics', 'chemistry', 1997, 2000]

print list1

del list1[2]

print "After deleting value at index 2 : "

print list1

列表操作

列表方法

删除字典

dict = {'Name': 'Zara', 'Age': 7, 'Class': 'First'};

del dict['Name']; # 删除键是'Name'的条目

dict.clear(); # 清空词典所有条目

del dict ; # 删除词典

print "dict['Age']: ", dict['Age'];

print "dict['School']: ", dict['School'];

字典的函数：

当前时间戳：

import time

time.time()

格式化日期输出

import time

print time.strftime("%Y-%m-%d %H:%M:%S", time.localtime())

print time.strftime("%a %b %d %H:%M:%S %Y", time.localtime())

a = "Sat Mar 28 22:24:24 2016"

print time.mktime(time.strptime(a,"%a %b %d %H:%M:%S %Y"))

获取某个月日历：calendar

import calendar

cal = calendar.month(2016, 1)

print "以下输出2016年1月份的日历:"

print cal

当前日期和时间

import datetime

i = datetime.datetime.now()

print ("当前的日期和时间是 %s" % i)

print ("ISO格式的日期和时间是 %s" % i.isoformat() )

print ("当前的年份是 %s" %i.year)

print ("当前的月份是 %s" %i.month)

print ("当前的日期是 %s" %i.day)

print ("dd/mm/yyyy 格式是 %s/%s/%s" % (i.day, i.month, i.year) )

print ("当前小时是 %s" %i.hour)

print ("当前分钟是 %s" %i.minute)

print ("当前秒是 %s" %i.second)

不定长参数：*

lambda：匿名函数

def....

python模块搜索路径

获取用户输入

str = raw_input("请输入：")

print "你输入的内容是: ", str

input可以接收表达式

open参数

write要自己添加换行符

读取10个字符

重命名：os.rename

os.remove

os.mkdir os.chdir

os.getcwd

os.rmdir

open参数

file的方法

异常：

try:

fh = open("testfile", "w")

fh.write("这是一个测试文件，用于测试异常!!")

except IOError:

print "Error: 没有找到文件或读取文件失败"

else:

print "内容写入文件成功"

fh.close()

try:

fh = open("testfile", "w")

fh.write("这是一个测试文件，用于测试异常!!")

finally:

print "Error: 没有找到文件或读取文件失败"

用户自定义异常：

os 模块提供了非常丰富的方法用来处理文件和目录。常用的方法如下表所示：

| 序号 | 方法及描述 |

| 1 |

os.access(path, mode)

检验权限模式 |

| 2 |

os.chdir(path)

改变当前工作目录 |

| 3 |

os.chflags(path, flags)

设置路径的标记为数字标记。 |

| 4 |

os.chmod(path, mode)

更改权限 |

| 5 |

os.chown(path, uid, gid)

更改文件所有者 |

| 6 |

os.chroot(path)

改变当前进程的根目录 |

| 7 |

os.close(fd)

关闭文件描述符 fd |

| 8 |

os.closerange(fd_low, fd_high)

关闭所有文件描述符，从 fd_low (包含) 到 fd_high (不包含), 错误会忽略 |

| 9 |

os.dup(fd)

复制文件描述符 fd |

| 10 |

os.dup2(fd, fd2)

将一个文件描述符 fd 复制到另一个 fd2 |

| 11 |

os.fchdir(fd)

通过文件描述符改变当前工作目录 |

| 12 |

os.fchmod(fd, mode)

改变一个文件的访问权限，该文件由参数fd指定，参数mode是Unix下的文件访问权限。 |

| 13 |

os.fchown(fd, uid, gid)

修改一个文件的所有权，这个函数修改一个文件的用户ID和用户组ID，该文件由文件描述符fd指定。 |

| 14 |

os.fdatasync(fd)

强制将文件写入磁盘，该文件由文件描述符fd指定，但是不强制更新文件的状态信息。 |

| 15 |

os.fdopen(fd[, mode[, bufsize]])

通过文件描述符 fd 创建一个文件对象，并返回这个文件对象 |

| 16 |

os.fpathconf(fd, name)

返回一个打开的文件的系统配置信息。name为检索的系统配置的值，它也许是一个定义系统值的字符串，这些名字在很多标准中指定（POSIX.1, Unix 95, Unix 98, 和其它）。 |

| 17 |

os.fstat(fd)

返回文件描述符fd的状态，像stat()。 |

| 18 |

os.fstatvfs(fd)

返回包含文件描述符fd的文件的文件系统的信息，像 statvfs() |

| 19 |

os.fsync(fd)

强制将文件描述符为fd的文件写入硬盘。 |

| 20 |

os.ftruncate(fd, length)

裁剪文件描述符fd对应的文件, 所以它最大不能超过文件大小。 |

| 21 |

os.getcwd()

返回当前工作目录 |

| 22 |

os.getcwdu()

返回一个当前工作目录的Unicode对象 |

| 23 |

os.isatty(fd)

如果文件描述符fd是打开的，同时与tty(-like)设备相连，则返回true, 否则False。 |

| 24 |

os.lchflags(path, flags)

设置路径的标记为数字标记，类似 chflags()，但是没有软链接 |

| 25 |

os.lchmod(path, mode)

修改连接文件权限 |

| 26 |

os.lchown(path, uid, gid)

更改文件所有者，类似 chown，但是不追踪链接。 |

| 27 |

os.link(src, dst)

创建硬链接，名为参数 dst，指向参数 src |

| 28 |

os.listdir(path)

返回path指定的文件夹包含的文件或文件夹的名字的列表。 |

| 29 |

os.lseek(fd, pos, how)

设置文件描述符 fd当前位置为pos, how方式修改: SEEK_SET 或者 0 设置从文件开始的计算的pos; SEEK_CUR或者 1 则从当前位置计算; os.SEEK_END或者2则从文件尾部开始. 在unix，Windows中有效 |

| 30 |

os.lstat(path)

像stat(),但是没有软链接 |

| 31 |

os.major(device)

从原始的设备号中提取设备major号码 (使用stat中的st_dev或者st_rdev field)。 |

| 32 |

os.makedev(major, minor)

以major和minor设备号组成一个原始设备号 |

| 33 |

os.makedirs(path[, mode])

递归文件夹创建函数。像mkdir(), 但创建的所有intermediate-level文件夹需要包含子文件夹。 |

| 34 |

os.minor(device)

从原始的设备号中提取设备minor号码 (使用stat中的st_dev或者st_rdev field )。 |

| 35 |

os.mkdir(path[, mode])

以数字mode的mode创建一个名为path的文件夹.默认的 mode 是 0777 (八进制)。 |

| 36 |

os.mkfifo(path[, mode])

创建命名管道，mode 为数字，默认为 0666 (八进制) |

| 37 |

os.mknod(filename[, mode=0600, device])

创建一个名为filename文件系统节点（文件，设备特别文件或者命名pipe）。

| 38 |

os.open(file, flags[, mode])

打开一个文件，并且设置需要的打开选项，mode参数是可选的 |

| 39 |

os.openpty()

打开一个新的伪终端对。返回 pty 和 tty的文件描述符。 |

| 40 |

os.pathconf(path, name)

返回相关文件的系统配置信息。 |

| 41 |

os.pipe()

创建一个管道. 返回一对文件描述符(r, w) 分别为读和写 |

| 42 |

os.popen(command[, mode[, bufsize]])

从一个 command 打开一个管道 |

| 43 |

os.read(fd, n)

从文件描述符 fd 中读取最多 n 个字节，返回包含读取字节的字符串，文件描述符 fd对应文件已达到结尾, 返回一个空字符串。 |

| 44 |

os.readlink(path)

返回软链接所指向的文件 |

| 45 |

os.remove(path)

删除路径为path的文件。如果path 是一个文件夹，将抛出OSError; 查看下面的rmdir()删除一个 directory。 |

| 46 |

os.removedirs(path)

递归删除目录。 |

| 47 |

os.rename(src, dst)

重命名文件或目录，从 src 到 dst |

| 48 |

os.renames(old, new)

递归地对目录进行更名，也可以对文件进行更名。 |

| 49 |

os.rmdir(path)

删除path指定的空目录，如果目录非空，则抛出一个OSError异常。 |

| 50 |

os.stat(path)

获取path指定的路径的信息，功能等同于C API中的stat()系统调用。 |

| 51 |

os.stat_float_times([newvalue])

决定stat_result是否以float对象显示时间戳

| 52 |

os.statvfs(path)

获取指定路径的文件系统统计信息 |

| 53 |

os.symlink(src, dst)

创建一个软链接 |

| 54 |

os.tcgetpgrp(fd)

返回与终端fd（一个由os.open()返回的打开的文件描述符）关联的进程组 |

| 55 |

os.tcsetpgrp(fd, pg)

设置与终端fd（一个由os.open()返回的打开的文件描述符）关联的进程组为pg。 |

| 56 |

os.tempnam([dir[, prefix]])

返回唯一的路径名用于创建临时文件。 |

| 57 |

os.tmpfile()

返回一个打开的模式为(w+b)的文件对象 .这文件对象没有文件夹入口，没有文件描述符，将会自动删除。 |

| 58 |

os.tmpnam()

为创建一个临时文件返回一个唯一的路径 |

| 59 |

os.ttyname(fd)

返回一个字符串，它表示与文件描述符fd 关联的终端设备。如果fd 没有与终端设备关联，则引发一个异常。 |

| 60 |

os.unlink(path)

删除文件路径 |

| 61 |

os.utime(path, times)

返回指定的path文件的访问和修改的时间。 |

| 62 |

os.walk(top[, topdown=True[, onerror=None[, followlinks=False]]])

输出在文件夹中的文件名通过在树中游走，向上或者向下。 |

| 63 |

os.write(fd, str)

写入字符串到文件描述符 fd中. 返回实际写入的字符串长度 |

求python 熵值法实现代码

一、基本原理

在信息论中，熵是对不确定性的一种度量。信息量越大，不确定性就越小，熵也就越小；信息量越小，不确定性越大，熵也越大。

根据熵的特性，可以通过计算熵值来判断一个事件的随机性及无序程度，也可以用熵值来判断某个指标的离散程度，指标的离散程度越大，该指标对综合评价的影响（权重）越大，其熵值越小。

二、熵值法步骤

1. 选取n个国家，m个指标，则为第i个国家的第j个指标的数值（i=1, 2…, n; j=1,2,…, m）；

2. 指标的归一化处理：异质指标同质化

由于各项指标的计量单位并不统一，因此在用它们计算综合指标前，先要对它们进行标准化处理，即把指标的绝对值转化为相对值，并令，从而解决各项不同质指标值的同质化问题。而且，由于正向指标和负向指标数值代表的含义不同（正向指标数值越高越好，负向指标数值越低越好），因此，对于高低指标我们用不同的算法进行数据标准化处理。其具体方法如下:

正向指标:

负向指标:

则为第i个国家的第j个指标的数值（i=1, 2…, n; j=1, 2,…, m）。为了方便起见，归一化后的数据仍记为;

3. 计算第j项指标下第i个国家占该指标的比重：

4. 计算第j项指标的熵值：

其中. 满足;

5. 计算信息熵冗余度：

6. 计算各项指标的权值：

7. 计算各国家的综合得分：

[code]function [s,w]=shang(x)

% 函数shang.m, 实现用熵值法求各指标(列）的权重及各数据行的得分

% x为原始数据矩阵, 一行代表一个国家, 每列对应一个指标

% s返回各行得分, w返回各列权重

[n,m]=size(x); % n=23个国家, m=5个指标

%% 数据的归一化处理

% Matlab2010b,2011a,b版本都有bug,需如下处理. 其它版本直接用[X,ps]=mapminmax(x',0,1);即可

[X,ps]=mapminmax(x');

ps.ymin=0.002; % 归一化后的最小值

ps.ymax=0.996; % 归一化后的最大值

ps.yrange=ps.ymax-ps.ymin; % 归一化后的极差,若不调整该值, 则逆运算会出错

X=mapminmax(x',ps);

% mapminmax('reverse',xx,ps); % 反归一化, 回到原数据

X=X'; % X为归一化后的数据, 23行(国家), 5列(指标)

%% 计算第j个指标下，第i个记录占该指标的比重p(i,j)

for i=1:n

for j=1:m

p(i,j)=X(i,j)/sum(X(:,j));

end

%% 计算第j个指标的熵值e(j)

k=1/log(n);

for j=1:m

e(j)=-k*sum(p(:,j).*log(p(:,j)));

end

d=ones(1,m)-e; % 计算信息熵冗余度

w=d./sum(d); % 求权值w

s=w*p'; % 求综合得分[\code]

测试程序：

data.txt 数据如下：

114.6 1.1 0.71 85.0 346

55.3 0.96 0.4 69.0 300

132.4 0.97 0.54 73.0 410

152.1 1.04 0.49 77.0 433

103.5 0.96 0.66 67.0 385

81.0 1.08 0.54 96.0 336

179.3 0.88 0.59 89.0 446

29.8 0.83 0.49 120.0 289

92.7 1.15 0.44 154.0 300

248.6 0.79 0.5 147.0 483

115.0 0.74 0.65 252.0 453

64.9 0.59 0.5 167.0 402

163.6 0.85 0.58 220.0 495

95.7 1.02 0.48 160.0 384

139.5 0.70 0.59 217.0 478

89.9 0.96 0.39 105.0 314

76.7 0.95 0.51 162.0 341

121.8 0.83 0.60 140.0 401

42.1 1.08 0.47 110.0 326

78.5 0.89 0.44 94.0 280

77.8 1.19 0.57 91.0 364

90.0 0.95 0.43 89.0 301

100.6 0.82 0.59 83.0 456

执行代码：

[code]x=load('data.txt'); % 读入数据

[s,w]=shang(x)[\code]

运行结果：

s =

Columns 1 through 9

0.0431 0.0103 0.0371 0.0404 0.0369 0.0322 0.0507 0.0229 0.0397

Columns 10 through 18

0.0693 0.0878 0.0466 0.0860 0.0503 0.0800 0.0234 0.0456 0.0536

Columns 19 through 23

0.0272 0.0181 0.0364 0.0202 0.0420

w =

0.1660 0.0981 0.1757 0.3348 0.2254

Tensorflow四种交叉熵函数计算公式

转自：

注意：tensorflow交叉熵计算函数输入中的logits都不是softmax或sigmoid的输出，而是softmax或sigmoid函数的输入，因为它在函数内部进行sigmoid或softmax操作

tf.nn.sigmoid_cross_entropy_with_logits(_sentinel=None,labels=None, logits=None, name=None)

参数: _sentinel:本质上是不用的参数，不用填

logits:一个数据类型（type）是float32或float64;

shape:[batch_size,num_classes],单样本是[num_classes]

labels:和logits具有相同的type(float)和shape的张量(tensor)，

name:操作的名字，可填可不填

输出:

loss，shape:[batch_size,num_classes]

Note: 它对于输入的logits先通过sigmoid函数计算，再计算它们的交叉熵，但是它对交叉熵的计算方式进行了优化，使得结果不至于溢出。它适用于每个类别相互独立但互不排斥的情况：例如一幅图可以同时包含一条狗和一只大象。output不是一个数，而是一个batch中每个样本的loss,所以一般配合tf.reduce_mea(loss)使用

计算公式：

Python 程序：

输出的E1，E2结果相同

tf.nn.softmax_cross_entropy_with_logits(_sentinel=None, labels=None, logits=None, dim=-1, name=None)argument:

_sentinel: 本质上是不用的参数，不用填

logits:一个数据类型（type）是float32或float64;

shape :[batch_size,num_classes]

labels:和logits具有相同type和shape的张量(tensor)，,是一个有效的概率，sum(labels)=1, one_hot=True(向量中只有一个值为1.0，其他值为0.0)

name:操作的名字，可填可不填

output: loss，shape:[batch_size]

Note: 它对于输入的logits先通过softmax（不同于sigmoid ）函数计算，再计算它们的交叉熵，但是它对交叉熵的计算方式进行了优化，使得结果不至于溢出。它适用于每个类别相互独立且排斥的情况，一幅图只能属于一类，而不能同时包含一条狗和一只大象。output不是一个数，而是一个batch中每个样本的loss,所以一般配合tf.reduce_mean(loss)使用。

计算公式：

Python程序：

import tensorflow as tf

import numpy as np

def softmax(x):

sum_raw = np.sum(np.exp(x),axis=-1)

x1 = np.ones(np.shape(x))

for i in range(np.shape(x)[0]):

x1[i] = np.exp(x[i])/sum_raw[i]

return x1

y = np.array([[1,0,0],[0,1,0],[0,0,1],[1,0,0],[0,1,0]])#每一行只有一个1

logits =np.array([[12,3,2],[3,10,1],[1,2,5],[4,6.5,1.2],[3,6,1]])

y_pred =softmax(logits)

E1 = -np.sum(y*np.log(y_pred),-1)

print(E1)

sess = tf.Session()

y = np.array(y).astype(np.float64)

E2 = sess.run(tf.nn.softmax_cross_entropy_with_logits(labels=y,logits=logits))

print(E2)

输出的E1，E2结果相同

tf.nn.sparse_softmax_cross_entropy_with_logits(_sentinel=None,labels=None,logits=None, name=None)

argument:

_sentinel:本质上是不用的参数，不用填

logits:一个数据类型（type）是float32或float64;

shape:[batch_size,num_classes]

labels: shape为[batch_size],labels[i]是{0,1,2,……,num_classes-1}的一个索引, type为int32或int64

name:操作的名字，可填可不填

output:

loss，shape:[batch_size]

Note:它对于输入的logits先通过softmax函数计算，再计算它们的交叉熵，但是它对交叉熵的计算方式进行了优化，使得结果不至于溢出

它适用于每个类别相互独立且排斥的情况，一幅图只能属于一类，而不能同时包含一条狗和一只大象

output不是一个数，而是一个batch中每个样本的loss,所以一般配合tf.reduce_mean(loss)使用

计算公式：

和tf.nn.softmax_cross_entropy_with_logits()一样，只是要将labels转换成tf.nn.softmax_cross_entropy_with_logits()中labels的形式

tf.nn.weighted_cross_entropy_with_logits(labels,logits, pos_weight, name=None)

计算具有权重的sigmoid交叉熵sigmoid_cross_entropy_with_logits（）

argument:

_sentinel:本质上是不用的参数，不用填

logits:一个数据类型（type）是float32或float64;

shape:[batch_size,num_classes],单样本是[num_classes]

labels:和logits具有相同的type(float)和shape的张量(tensor)，

pos_weight:正样本的一个系数

name:操作的名字，可填可不填

output:

loss，shape:[batch_size,num_classes]

计算公式：

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