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一个关于确定01序列信息熵的问题

01-03
有个弱弱的问题,信息熵用来表示信息混乱程度,公式我就不写了。
但是,比如说确定的01序列,即01010101......,它的信息熵,如果按照公式计算,也应该是1bit;
但是,如果从物理意义上说,应该为0,因为是规律信息,大家看这个如何解释。
谢谢

你没理解熵
你这01010101010101...这个序列出现的概率是1啊
又不会出现其他序列像
0111111100101011...
1010011101000110...
之类的

非常感谢你的回复。我的意思是10101010的这样的序列,P(0)=0.5, p(1)=0.5,这个结果如果按照信息熵的公式就可以直接用,
而你说的出现概率是1,我不是太理解,
非常感谢,我可能确实对熵的理解不到位。

你公式用得不对,对0,1各以概率0.5随机出现的序列来说,熵(率)确实是1
但你这个10101010...序列不是随机序列
1后面出现0的概率是1,不是0.5,0后面再出现1的概率也是1
这个序列出现的概率是1,没有任何随机性
序列的熵(率)不是对0,1来说的,而是对这个序列的随机性
比如8位的序列10101010,它的随机性和00000000,00000001,00000010这样的所有8位序列比,在所有8位序列中它出现的概率是多少?n位序列的情况也一样
在你这个情况下n位的序列是一个确定序列,不是随机序列,它出现的概率当然是1,所以熵(率)为0

非常感谢你的回复。
我对这句话:“比如8位的序列10101010,它的随机性和00000000,00000001,00000010这样的所有8位序列比,在所有8位序列中它出现的概率是多少?n位序列的情况也一样 ”,没有太理解。
另外,比如说,对于伪随机m序列,它的统计方法也是按照序列熵来统计的吗?还是其他方法。
还有一个,比如,我是通过实验,得到了一个样本01序列,那么统计这样的序列,是用P(0)和P(1)来统计,还是观测整个序列的概率来统计,整个序列的概率,貌似只能是周期的才有的特性。

简单点,看4位的序列,16种可能
0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111 1000 1001 1010 1011 1100 1101 1110 1111
若0,1均是以概率0.5随机出现,那么每种可能出现的概率都是1/16
而你现在的这种确定性序列,只有1010出现,它出现的概率是1,其他15个出现的概率都是0
两种情况显然不同,所以熵也不一样
确定性序列你不用1010也可以,比如是1101也一样,它出现的概率是1,其他出现的概率是0,熵和先前的确定性序列一样
对确定性序列来说,你说“概率”其实是不准确的,“概率”是用来描述随机的东西的,不是确定性的东西的,你的情况只能说0,1出现的“频率”都是0.5,是你事先就决定好的,像1101110111011101...这个序列0出现的“频率”是1/4,1出现的频率是3/4,这也是事先决定好的
对随机序列来讲,比如就看4位序列,16种情况都可能出现,0,1的“频率”有多种可能,并不能确定
“熵”的一个重要用途是可以推出一个序列可压缩的极限,像0,1均是以概率0.5出现的序列,熵率是1,没办法压缩,对方要知道你传的n位序列就必须收n比特才行(不管你用什么压缩编码方法)
你这个确定性序列熵是0,意思是可以无限压缩,也就是对方不用接收你的任何比特就知道你传的序列是什么

非常感谢Genghis准确的讲解。
现在,有个问题,再跟你讨论一下,比如,我经过测量,得到一个1、0序列,你觉得我可以用熵的概念,来统计这样的0、1序列的交替变化特征吗?比如,就用熵的公式,我计算整个序列中,P(0)和P(1)的概率,然后计算这样的一个熵的概念

对序列来说,准确地说,应该用“熵率”,而不是“熵”
你这个序列是一个什么样的随机过程,决定了他的“熵率”
你不能把任何序列都假设为iid的,你之前的错误就在于把一个确定性的序列假设为iid的了
所以,单知道P(0)和P(1)的概率,无法去计算“熵率”(除非这个序列是iid的)
比如对一个Markov Chain来说,你要知道转移概率才能计算“熵率”

1 你需要先定义这是随机序列还是确定性序列,你的悖论起源于你定义的不准确。
2 你说的物理意义和规律信息,请参见 Kolmogorov complexity。

太感谢了。
“熵率”的概念,我再琢磨琢磨。
经过测量的序列,正常,我应该检测其是否是idd的?
现在我的这个序列,我没有验证idd,经过统计,得到了P(0)和P(1)的概率;
楼主是这块的行家,我对得到的序列,进行了Markov Chain建模,得到了1和0的稳态概率,利用1阶和2阶的Markov Chain模型,给出了其对应的转移概率。
这样,按你的意思,就是只能计算“熵率”吗?

谢谢,,我看看,我觉得,我的根源,在于没有定位,我的测试序列式确定序列,还是随机序列?现在理解没错了吧。谢谢指点。

谢谢。我举得,我的根源,是没确定我的测试序列,是确定序列,还是随机序列。
谢谢你的指点,我再看看你的推荐参考。

你既然要用Markov Chain来建模,你这个序列已经认为不是iid的了
Cover的Elements of Information Theory有一章就是讲Entropy Rates of a Stochastic
Process的

谢谢,非常感谢,最近两天刚生小孩,没有回信致谢。

gxgx

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