<ax函數的溢出問題
故事背景︰龍族宴會上的金碗
在一座神秘的龍族王國,龍族每年都會舉行一次盛大的宴會,宴會上有一個傳統︰每條龍要把自己的財富金幣數量)放進一個金碗,然後讓智慧長老計算每條龍的“財富佔比”,來決定誰是這一年的財富之王。
宴會當天,四條龍分別報出了自己的金幣數量︰
? 火龍︰100萬金幣
? 冰龍︰200萬金幣
? 雷龍︰300萬金幣
? 風龍︰10億金幣<ax規則,將這些財富轉換成概率來比較。但他很快發現了一個嚴重的問題︰
<ax的計算方法,他需要計算每個金幣數量的指數值︰
但這些數值實在是太大了,遠遠超出了王國的計算能力,直接導致金碗崩潰計算溢出)。
智慧長老陷入了困境,他需要找到一個方法來避免計算崩潰。于是他想到一個聰明的技巧︰
“我們不直接放金幣,我們可以先讓大家的金幣數減去最大的金幣數!”
于是,他重新計算︰
? 火龍的金幣數變為 100萬 10億 = 9.99億
? 冰龍的金幣數變為 200萬 10億 = 9.98億
? 雷龍的金幣數變為 300萬 10億 = 9.97億
? 風龍的金幣數變為 10億 10億 = 0
然後,他計算︰
現在,所有的指數值都變得很小,不會再溢出,金碗終于能正常計算了!
最終,風龍的財富佔比幾乎是 100,其他三條龍的財富佔比接近 0,宴會得出了正確的結論。<ax的數值穩定性技巧,即 在計算前減去最大值,防止指數運算導致溢出。<ax的溢出問題
比喻1︰水池溢出
想象你有一個大水池,你往里面倒水︰
? 第一桶水是 100升
? 第二桶水是 200升
? 第三桶水是 300升
? 第四桶水是 10億升
顯然,水池無法承受10億升的水,直接溢出了!
解決方案?
? 你先抽掉10億升的水相當于減去最大值),這樣所有的水量都變成一個較小的數字,水池就不會溢出了。
比喻2︰計算機的“溢出”鍋
假設你在做飯,想同時煮四個鍋的水,每個鍋的溫度分別是︰
? 100°c
? 200°c
? 300°c
? 10億°c
你的爐子最高只能加熱到 500°c,但第四個鍋的溫度遠超這個上限,直接導致爐子爆炸計算機溢出)!
怎麼辦?
你可以先把所有鍋的溫度減去一個基準值比如減去10億°c),讓溫度變成︰
? 9.99億°c
? 9.98億°c
? 9.97億°c
? 0°c
現在,最高的溫度也只是 0°c,不會再超出爐子的承受範圍。<ax的溢出問題 是因為指數運算會導致數值過大,超過計算機的上限。<ax之前,先減去最大值,這樣所有的數值都會變小,防止指數爆炸。
? 就像往水池倒水、往鍋里加熱,數值太大就會溢出,我們需要先做調整,確保計算不超出範圍!
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