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過程及計算時間的比較

第四章 我們的方法

4.4 過程及計算時間的比較

在這一節中,我們將比較單一結論類別的 fuzzy rules 與多結論類 別的 fuzzy rules,在產生結論部份時的計算過程,以及 single winner rule 與 weighted voting 這兩種方法的模糊推論過程。最後再以兩個分 別使用了 SS 模糊模型與 MW 模糊模型的匹茲堡式演算法來比較這些 過程所需的計算時間。

4.4.1 Fuzzy Rule 產生結論部份的過程

當一條單一結論類別的 fuzzy rule

R

q其前提部份決定了之後,我 們需計算出

R

q的結論類別Cq及 certainty factor CFq,其計算過程為

Step 1) 計算c(Aq⇒Classh),h=1,2,K,M.

Step 2)

c

(Aq

C

q)=max{

c

(Aq ⇒Class

h

)|

h

=1,2,K,

M

}.

Step 3) ( ) ( Class ).

1

=

=

M

C h h

q q

q

q

h c

C

c

A A

Step 4)

CF

q =

c

(Aq

C

q)−

c

(Aq

C

q).

而一條多結論類別的 fuzzy rule

R

q其前提部份決定了之後,我們 只 需 計 算 出

R

q 每 個 類 別 的 信 心 程 度 , 然 後 直 接 使 用 信 心 程 度

) Class

( h

c Aq⇒ 作為結論類別hCFqh值,即

. , , 2 , 1 ), Class

( h h M

c

CFqh = Aq ⇒ = K

由以上的比較可明顯的看出,多結論類別的 fuzzy rules 在產生結 論部份時,要比單一結論類別的 fuzzy rules 簡單且快速了許多。

4.4.2 模糊推論過程

接下來我們再比較 single winner rule 與 weighted voting 這兩種方 法的模糊推論過程。首先假設一個 rule set 是由

N

rule條 fuzzy rules 所 組成,而現在有一個類別未知的樣本xp進入這個 rule set。

Single Winner Rule Method

Step 1) 計算

μ

Aq(xp)⋅

CF

q

q = 1 , 2 , K , N

rule

Step 2) 找出

N

rule個乘積中的最大乘積。

Step 3) 若擁有最大乘積的 fuzzy rule 數目唯一,則分類此樣本xp並 結束演算法。

Step 4) 若擁有最大乘積的 fuzzy rules 其結論類別均相同,則分類此 樣本xp並結束演算法。

Step 5) 拒絕分類此樣本xp

在模糊推論過程中,若 Step 3 不成立,表示有兩條以上的 fuzzy rules 同時擁有最大乘積。若 Step 4 不成立,表示這兩條以上擁有最大乘積 的 fuzzy rules 其結論類別不完全相同。

Weighted Voting Method

Step 1) 計算

=

= rule

1

) ( )

(

N

q

qh p

q CF

h

SC μA x

h

=1,2,K,

M

Step 2) 找出MSC(h)值中的最大值。

Step 3) 若有兩個以上的SC(h)同時擁有最大值,則拒絕分類此樣本xp 並結束演算法。

Step 4) 分類樣本xp

在模糊推論過程中,若 Step 3 不成立,表示擁有最大值的SC(h)個數 唯一。

因為 weighted voting 的模糊推論過程需將 rule set 中所有 fuzzy rules 的μAq(xp)⋅CFqh加總起來,所以其計算時間將隨著 rule set 中 fuzzy rules 數(

N

rule)的增加而增加,通常會比 single winner rule 的 模糊推論過程來的耗時,不過值得慶幸的是,一個好的 rule set 中不 會包含太多的 fuzzy rules。

4.4.3 計算時間的比較

我們以兩個分別使用了 SS 模糊模型與 MW 模糊模型的匹茲堡式 演算法來比較其計算時間。實驗結果(說明於第五章中)顯示,雖然 weighted voting 的模糊推論過程較 single winner rule 的模糊推論過程 來的耗時,但若連同 fuzzy rules 產生結論部份時所需的計算時間一併 計算,MW 模糊模型還是較 SS 模糊模型([17]所使用的模糊模型)

更為省時(在

N

rule

= 10

的情況下)。

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