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技术附录

A.NFL定理

定义A为算法,xin为样本内数据,xout为样本外数据(N个),c为目标函数,h为假设函数。在考虑所有c的情况下,算法A在样本外的误差期望如下所示。

在第4行中,当c为均匀分布时,ch的预测结果有一半不一致。那么c一共有2N个预测结果,一半就是2N-1。上述结果与算法A无关,可见“胡乱猜”的算法和高级算法的期望误差或者期望性能相同。

B.霍夫丁不等式

霍夫丁不等式(Hoeffding's Inequality)是根据切诺夫上界(Chernoff Bound)和霍夫丁引理(Hoeffding's Lemma)证明出来的,而切诺夫上界由马尔可夫不等式(Markov's Inequality)证明出来的。

它们的关系如右图所示。

证明霍夫丁不等式

马尔可夫不等式、切诺夫上界、霍夫丁引理和霍夫丁不等式的具体证明如下表所示。

Zi服从伯努利分布时,那么a=0,b=1,将上式和机器学习结合得到


[1]NFL定理证明见本章附录A。

[2]霍夫丁不等式证明见本章附录B。

[3]增长函数的上界推导比较烦琐,见本章参考资料[1]。