Viterbi算法

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Viterbi算法

详 情 说 明

Viterbi算法是一种基于动态规划的高效算法，主要用于在隐马尔可夫模型中寻找最可能产生观测序列的隐藏状态序列。这个算法由Andrew Viterbi在1967年提出，现已成为通信解码、语音识别和生物信息学等领域的重要工具。

算法核心思想是通过递归地计算每个时间步每个状态的最大概率路径来避免穷举搜索。在每一步，算法都会记录到达当前状态的最优路径及其概率值，这种局部最优选择最终将导向全局最优解。通过使用动态规划表存储中间结果，Viterbi算法将指数级复杂度的问题转化为多项式时间可解的问题。

具体实现时，算法会维护两个主要的数据结构：概率表和回溯指针表。概率表记录在给定观测序列的情况下，到达每个状态的最大概率；回溯指针表则存储了达到这个最大概率的前驱状态，用于最终回溯最优路径。

Viterbi算法的高效性主要体现在其剪枝策略上——在每个时间步只保留到达每个状态的最优路径，而不是像完全搜索那样需要考虑所有可能的路径组合。这种特性使得算法特别适合处理长序列问题。