【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及组测试，尤其涉及一种基于信息熵的组测试方法。
技术介绍
1、组测试问题研究如何在大量的对象中通过有限次数的试验方案识别出有缺陷的对象。组测试问题源于美国1940年代，为了防止传染病在军队中的传播，必须对招募的新兵进行病毒筛查。由于传染病发生概率低，如果每次采样一份血液样本并进行检测，将耗费大量的时间和试剂，从信息论的角度看，这种测试方案是低效的。robert dorfman在他1943年的开创性论文中创立了组测试研究。
2、在n个对象中包括k个有缺陷的对象，每次取出对象集合的一个子集做测试，组测试的核心问题是至多需要多少次试验能够确定有缺陷的对象。上述组测试问题的答案依赖于所使用的数学模型。这些模型的主要区别包括：试验设计是适应性的还是非适应性的；试验评判标准是零错误概率还是小错误概率；试验过程是有噪声的还是无噪声的；缺陷分布是组合先验还是独立同分布先验；缺陷对象数已知还是未知。组测试问题在很多领域得到应用，比如生物学中的dna测试；通讯领域的认知无线电；信息技术中的数据存储和压缩；稀疏推理和学习等。
3、本专利技术研究的组测试问题特征是：适应性、零错误、无噪声、组合先验、缺陷对象数已知。这一组测试问题可以使用经典的假币称重模型进行描述。最常被提及的是12硬币问题，即要求使用3次无码天平称重找出12枚硬币中的1枚假币，该假币可以比正常质量重或者比正常质量轻。
4、作为12硬币问题的泛化，n枚硬币中有1枚假币的问题已经得到比较好地解决。dyson给出了当n为3的倍数时的非适应性算法
5、zhu设计了基于与或树的搜索算法，用于解决n枚硬币中含1枚假币的称重方案，该文给出了n≤40的搜索结果。takefuji y设计了一种纯粹随机的方法解决12硬币和24硬币中含1枚假币的称重方案。针对12枚硬币的情况，该方法首先随机采样生成3组称重方案，每组称重方案从1-12个数中采样8个数，然后把8个数分成两组，每组4个数，一组数代表的硬币置于天平左盘，一组置于右盘。然后检验随机生成的称重方案是否满足要求，即是否能够区分25种情况，如果不满足要求，算法继续随机生成称重方案。针对24枚硬币的情况，随机生成的方案中左盘8枚硬币，右盘8枚硬币。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提出了一种基于信息熵的组测试方法，该类组测试问题可以抽象为假币称重模型，即在n枚硬币中存在k枚假币，如何通过无码天平以最少的称重次数确定假币。为了解决可选称重方案的超指数增长，使用信息熵边界信息删除大量非可行试验方案，并引入随机束搜索思想降低算法空间复杂度和时间复杂度，与已有的方法比较，能够求解更大规模的组测试问题，数值计算表明算法的与或树结点扩展复杂度为o(nk)。
2、为实现上述目的，本专利技术提供一种基于信息熵的组测试方法，包括：
3、步骤s1、使用经典的假币称重问题对具备适应性、零错误、无噪声、组合先验、缺陷对象数已知的特征的组测试问题进行描述，并通过与或树数据结构对该假币称重问题进行形式化表达，与或树的节点用信念状态表示，令信念状态集合为可能的假币分布情况集合的幂集，在与或树上使用基于信念状态的深度优先与或树搜索算法，以使所有假币可能分布情况构成的集合为初始状态；
4、步骤s2、对状态进行或搜索，判断该节点是否为目标节点；
5、步骤s3、若所述节点不是目标节点，则判断是否为循环节点；若所述状态与从初始状态出发的某条路径上的状态相同，则返回该状态生成方案失败；
6、步骤s4若所述节点不是循环节点，则对所述状态下的称重实验进行关系图构建、搜索、筛选，得到可行称重试验集合，依次对各可行称重试验所对应的状态集合进行与搜索，若对某个称重试验，与搜索返回的一个可行方案，则返回该实验和与搜索返回的方案；
7、步骤s5、若所述状态的所有可行称重试验的与搜索均返回生成方案失败，则返回该状态生成方案失败；
8、步骤s6、对所述状态集合进行与搜索，对所述状态集合中的各状态按照步骤s2～步骤s5进行或搜索，若某个状态的或搜索返回生成方案失败，则返回该状态集合的与搜索生成方案失败；
9、步骤s7、若每个状态的或搜索均返回了可行方案，则将每个状态与对应的可行方案进行组合后，作为可行方案返回。
10、进一步地，在所述步骤s2中，所述判断所述节点是否为目标节点包括当所述状态作为假币分布情况集合只包含一个元素且从初始状态开始的称重次数不大于最大称重次数，如果是目标节点则针对该节点返回空方案，其中最大称重次数由信息论计算确定。
11、进一步地，在所述步骤s7中，所述每个状态的或搜索均返回了可行方案中，所述可行方案包括空方案。
12、进一步地，所述称重实验为选取数量相等的硬币在无码天平上进行称重。
13、进一步地，在所述步骤s4中，所述某状态下的称重试验关系图构建、搜索、筛选步骤包括：
14、步骤s41、首先定义称重实验间的有向连接关系，若称重实验a与称重实验b相比，b可由a在天平左、右盘各拿走某一枚硬币得到，则称a到b存在有向连接；
15、步骤s42、对所有称重实验应用步骤s41中的有向连接关系，得到一个分层的称重试验关系图，同一层的各称重实验之间天平盘上硬币数相等，顶层称重试验均为半子集对，即天平左、右盘硬币数量均为总数量的一半，其中，若总数量为单数，则为总数量-1的一半；
16、步骤s43、初始化可行称重试验为空集；
17、步骤s44、随机生成一个硬币半子集对，使用搜索算法求出该半子集对下可由有向关系抵达的所有称重试验，并对称重试验进行筛选，将筛选后的可行称重试验添加到可行称重试验集合；
18、步骤s45、重复步骤s2～步骤s4k次，返回可行称重试验集合。
19、进一步地，在所述步骤s44中的某状态的可行称重试验需要通过信息熵计算进行筛选，具体包括：
20、步骤s44-1、该状态在进行了某个可行称重实验后，会根据结果得到三个状态；
21、本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于信息熵的组测试方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的基于信息熵的组测试方法，其特征在于，在所述步骤S2中，所述判断所述节点是否为目标节点包括当所述状态作为假币分布情况集合只包含一个元素且从初始状态开始的称重次数不大于最大称重次数，如果是目标节点则针对该节点返回空方案，其中最大称重次数由信息论计算确定。
3.根据权利要求1所述的基于信息熵的组测试方法，其特征在于，在所述步骤S7中，所述每个状态的或搜索均返回了可行方案中，所述可行方案包括空方案。
4.根据权利要求1所述的基于信息熵的组测试方法，其特征在于，所述称重试验为选取数量相等的硬币在无码天平上进行称重。
5.根据权利要求1所述的基于信息熵的组测试方法，其特征在于，在所述步骤S4中，所述某状态下的称重试验关系图构建、搜索、筛选步骤包括：
6.根据权利要求5所述的基于信息熵的组测试方法，其特征在于，在所述步骤S44中的某状态的可行称重试验需要通过信息熵计算进行筛选，具体包括：
7.根据权利要求5所述的基于信息熵的组测试方法，其特征在于，
...【技术特征摘要】
1.一种基于信息熵的组测试方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的基于信息熵的组测试方法，其特征在于，在所述步骤s2中，所述判断所述节点是否为目标节点包括当所述状态作为假币分布情况集合只包含一个元素且从初始状态开始的称重次数不大于最大称重次数，如果是目标节点则针对该节点返回空方案，其中最大称重次数由信息论计算确定。
3.根据权利要求1所述的基于信息熵的组测试方法，其特征在于，在所述步骤s7中，所述每个状态的或搜索均返回了可行方案中，所述可行方案包括空方案。
4.根据权利要求1所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：张明杰，
申请(专利权)人：中国人民解放军九三一八四部队，
类型：发明
国别省市：
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