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分类

分类马尔可夫链状态

语法

分类(mc)
[bin,ClassStates, classrecursive,ClassPeriod] = category (mc)

描述

例子

垃圾箱=分类(mc分割离散时间马尔可夫链的状态mc成不相交的通信类并返回类标签垃圾箱标识每个状态所属的通信类。

例子

垃圾箱ClassStatesClassRecurrenceClassPeriod分类;分类;mc另外返回每个类的状态ClassStates,类是否循环ClassRecurrence,以及上课时间ClassPeriod

例子

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考虑这个理论的,随机过程的右随机转移矩阵。

创建以转换矩阵为特征的马尔可夫链P

P = [0.5 0.5 0 0;0.5 0.4 0.1 0;0 0 0 1;0 0 10 0];mc = dtmc(P);

画一个马尔可夫链的有向图。通过使用节点颜色直观地识别状态属于哪个通信类。

图;graphplot (mc,“ColorNodes”,真正的);

3.而且4属于周期为2的通信类。州1而且2瞬态。

以编程方式识别状态属于哪些通信类。

分类(mc)
箱子= 1 1 2 2

垃圾箱是通信类标签的1 × 4向量。的元素垃圾箱对应于中的状态mc.StateNames.例如,Bins (3) = 2指示状态3.在交流课上2

识别马尔可夫链的通信类。然后,确定类是否循环及其周期性。

生成一个随机的七态马尔可夫链。指定转换矩阵中的40个随机元素应为零。

rng (1);MC = McMix (7,“零”, 40);

画一个马尔可夫链的有向图。通过使用节点颜色直观地识别状态属于哪个通信类。

图;graphplot (mc,“ColorNodes”,真正的)

中的通信类mc.然后,确定:

  • 状态属于哪个通信类

  • 通信类是否循环

  • 每节课的时间。

[bin,ClassStates, classrecursive,ClassPeriod] = category (mc)
bin = 6 4 6 3 2 5 1 ClassStates = 1x6 cell array {["7"]} {["5"]} {["4"]} {["2"]} {["6"]} {1x2 string} classrecursive = 1x6逻辑数组0 0 0 0 0 1 ClassPeriod = 1 1 1 1 1 1 1 2

有七个班mc.除状态外,所有状态都组成自己的通信类3.而且1,组成类6.类6是唯一的循环类;类1到类5是暂态的。类6周期2;所有其他类都是非周期性的。

识别马尔可夫链的通信类。然后,从马尔可夫链中提取任何循环子链。

rng (1);MC = McMix (7,“零”, 40);

识别马尔可夫链中所有通信类,以及这些类是否循环。

[bin,~, classrecursive] = category (mc);recurrentClass = find(classrecursive,1) recurrentState = find((bins == recurrentClass))
recurrentClass = 6 recurrentState = 1

6,由州组成1而且3.中唯一的递归类mc

从类创建子链6通过在子链中指定至少一个状态。绘制子链的有向图。

sc = subchain(mc,recurrentState);图;graphplot (sc,“ColorNodes”,真正的);

输入参数

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离散时间马尔可夫链NumStates状态和转换矩阵P,指定为dtmc对象。

输出参数

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通信类每个状态的成员标签,作为长度的数字向量返回NumStates垃圾箱(j通信类的标签是哪个状态j属于。Bin的取值范围为1 ~NumClasses

每个类中的州名,作为长度单元格向量返回NumClasses包含字符串向量。一会{j州名列表在类中吗j.中指定的州名mc.StateNames

类递归标志,作为长度的逻辑向量返回NumClasses

ClassRecurrence (j指示类是否j是循环的(真正的)或瞬态().

类周期,作为长度的数字向量返回NumClassesClassPeriod (j上课时间是多少j.非周期性课程有周期1

请注意

类的顺序ClassStatesClassRecurrence,ClassPeriod对应于中指定的类号垃圾箱

更多关于

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通信类

通信类马尔可夫链的各部分是在相互可达关系下形成的等价类。也就是说,当且仅当两个状态在有限步数内以非零概率可从另一个状态到达时,两个状态属于同一类。

通信类等价于强连通关联有向图中的组件[2].看到graphplot

不可约链

一个不可约链马尔可夫链是由单链组成的吗通信类

Unichain

一个unichain是由单个循环类和任何过渡到循环类的瞬态类组成的马尔可夫链。

算法

  • 分类确定复发性和短暂性,从外部的程度supernode与压缩有向图中的每个通信类相关联[1].离度为0对应递归;大于0的离度对应于瞬态。看到graphplot

  • 分类使用相关有向图中周期的宽度优先搜索确定周期,如[3].类周期是类中任意状态下产生的所有周期长度的最大公约数。

参考文献

[1]Gallager, R.G.随机过程:应用理论。英国剑桥:剑桥大学出版社,2013年。

[2]霍恩,r·r·约翰逊。矩阵分析。英国剑桥:剑桥大学出版社,1985年。

[3]贾维斯,j·p·d·r·希尔。有限马尔可夫链的图论分析。在应用数学建模:多学科方法。博卡拉顿:CRC出版社,2000年。

在R2017b中引入

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