表示页面互相的链接关系的推移图(加入了PageRank)
实际地试着计算一下PageRank的收支。因为λ=1所以计算很简单,只要将自各页的流入量单纯相加即可。譬如 ID=1 的流入量为,
流入量=(ID=2发出的Rank)+(ID=3发出的Rank)+(ID=5发出的Rank)+(ID=6发出的Rank)
= 0.166+0.141/2+0.179/4+0.045/2
= 0.30375
在误差范围内PageRank的收支相符合。其他页面ID的情况也一样。以上的 PageRank 推移图正表示了这个收支。沿着各自的链接发出的PageRank等于此页面原有的PageRank除以发出链接数的值,而且和各自的页面的PageRank收支相平衡。
不过,这样绝妙均衡的本身,对理解线形代数的人来说当然不会是让人惊讶的事情。因为这正是「特性值和固有矢量的性质」,总之这样被选的数值的组就是固有矢量。但即使是这样,实际试着确认一下的话,已经能够很好地使用PageRank的方法来考虑了。
以上就是 PageRank 的基本原理。 Google 做的就是大规模地处理这样的非常特性值问题。
4.实际应用时的问题
PageRank 的基本考虑方法并不是很难的东西。实用效果中的巨大成分并不是复杂离奇的算法,而是进行简单的线性变换,倒不如都属于简明直观的类别吧。但是,实际使用 Web 超级链接构造来计算 PageRank 的话,不是简单地能够用嘴巴来说明的东西。主要的困难主要有二个。一、由来于纯粹假设的数值模型和现实世界的不同;二,在实际数值计算上(专门技术的)困难。
准备:数学用语(主要概率过程)的解说
推移概率行列和概率过程上的马尔可夫过程存在很深的关系。本章先离开与 PageRank 本身的说明,预先说明几个呈现在概率过程上的数学用语。因为会设计相当难的部分,如果不能够理解也可以跳过这里。(也可能是我的说明方法不好) 同时,请注意这里几乎没有证明就直接使用了。详细的解说请阅读教科书。
从有向图表S的状态 i 出发,将有限时间之后再次回复到状态 i 的概率作为 1 时,也就是说,当沿着(有向)图表的方向前进能够回到原来位置的路径存在的时候,i 就被成为「回归」。不能回归的状态被称为「非回归」。从状态 i 出发,当通过有限次数的推移达到状态 j 的概率非负的时候,我们就说「从状态 i 到达状态 j 是可能的」。当反方向也可能到达的时候,我们称「i 和 j 互相可能到达」。从状态 i 不能到达其他任何状态的时候,称 i 为「吸收状态」。
从邻接行列 A 所决定的图表(graph)的任意顶点出发,指向其他任意的顶点图表的路径能够像箭头那样到达时被称为「强联结」( 也被称为「分解不能」)。强联结,等价于从任意状态到任意状态可以互相到达。邻接行列 A 的成分中有很多 0 时,强联结性就会有问题。注意,如果全部成分都为 aij ≠0 的话,则都属于强联结。因为,对应的 马尔可夫链的样本路径表示 S 的任意两点间以正的概率来往通行。
我们可以把全体状态以等价类(或者回归类)来划分。在这里,回归类是指链接所围成的范围。属于一个等价类的状态可以互相到达。从一个类出发以正的概率进入到其他的类的可能性也是存在的。可是很明显,在这种情况下不可能回复到原来的类。不然的话,这两个类就归于等价类了。下图表示了,当 T 作为非回归性的等价类、R 作为回归性等价类时,虽然存在 马尔可夫链 既不来自回归类,也不来自非回归类的情况,但如果一旦来自前两者的话,就不再会回到非回归类中了。
回归、非回归示意图(修改了小谷(1997)的图11.1)
这个等价关系中只有一个回归类的时候,那个 马尔可夫链就被称为「最简」。换句话说,全部的状态之间互相可以到达时就被称为最简。最简时都是强联结。
互相完全没有关联的邻接行列(或推移概率行列),乘以恰当的置换行列(掉换行和列)以后得到
P = | P1 0 |
| 0 P2 |
这样的关系。这表示回归类 P1 和 P2 间完全不存在直接的链接关系。
回归类、非回归类掺杂在一起的邻接行列(或推移概率行列),乘以恰当的置换行列后得到,
P = | P1 0 |
| Q P2 |
这样的关系(Q≠0)。此时,P1是非回归类,P2是回归类。
推移概率行列有时也被称作马尔可夫行列。称马尔可夫过程的试验行列的观测结果为马尔可夫链(Markov chain)。 当经过相当的时间后马尔可夫链会趋向某种平衡状态。对任意的状态 i, 如果 j 是非回归状态,则 Pij(n)→0。相反,当 i 为非回归、j 为回归时,停留在状态 i 上着的概率是0。如果 i,j 属于同样的非周期性回归类的话,Pij(n)→Pj≥0。
定理:若 P 是有限马尔可夫行列的话,P 的特性值 1 的重复度等于 P 决定的回归类的数目。(证明太长,省略)。
跟随着推移概率行列的有向图表的最大强联结成分(与之对应的状态的集合)被称为Ergodic部分(历遍部分),此外的强联结成分被称为消散部分。因为无论从怎样的初期状态概率 x(0)开始,经过时间 n 后 x(n) = P(n)x(0),所以属于消散部分的状态概率几乎接近于0。关于EllGoth部








