viterbi算法linux下C++实现

算法介绍见博客：http://www.cnblogs.com/tornadomeet/archive/2012/03/24/2415889.html，实现结果与他一样，下面是我的实现细节：

一 程序整体布局

分为loadmodel、viterbi搜索、print输出结果三个部分。主体程序如下：

#include "Viterbi.h"
#include 
#include 

int main()
{
    Viterbi viterbi_1;
    viterbi_1.loadModel();
    viterbi_1.viterbi();
    viterbi_1.print();
    return 0;
}

二 头文件的定义

头文件中主要用来确定需要用那些函数和数据，这里面使用什么样的数据结构尤其需要考虑，我的实现中

二维数组： vector < vector > ， 第一维表示帧等，第二维表示状态数；

观测序列与发射矩阵中第二维的对应： 用map容器；

最后的结果反向遍历得到，然后又正向输出结果： 用stack容器适配器；

具体代码如下：

/* 
 * File:   Viterbi.h
 * Author: junan
 *
 * Created on December 3, 2014, 4:16 PM
 */

#include 
#include 
#include 
#include 

三 函数的定义

避免代码的重复书写，比如定义了open_file函数，具体代码如下：

#include 
#include 
#include 
#include 
#include "Viterbi.h"

using namespace std;

//void Viterbi::loadModel(string initProF, string transF, string emitF){
void Viterbi::loadModel(){
    // 载入初始矩阵
    open_file(fin, initProbF);
    while (fin >> tmp)
        initProb_vec.push_back(tmp);
    
    N = initProb_vec.size(); // 状态数
    
    // 载入状态转移矩阵
    open_file(fin, transF);
    trans_mat.resize(N);
    for (int i=0; i> tmp)
                trans_mat[i].push_back(tmp);
        }
    
    // 载入发射矩阵
    open_file(fin, emitF);
    while (!fin.eof()) { 
        for (int i = 0; i> tmp)
                tmp_vec.push_back(tmp);
        }
        emit_mat.push_back(tmp_vec);
        tmp_vec.clear();
    }

    // 载入观测序列
    open_file(fin, observF);
    char ch;
    while (fin >> ch)
        obser_vec.push_back(ch);
    len = obser_vec.size();
    
    // 载入观测字符与序号之间的对应
    open_file(fin, char2orderF);
    int order;
    while (fin >> ch) {
        fin >> order;
        char2order_map[ch] = order;
    }
    
    // 初始化概率矩阵
    state2observ();
}
 
fstream& Viterbi::open_file(fstream& filein, string& filename) {
    filein.close();
    filein.clear();
    filein.open(filename.c_str(), ios::in);
    if (!filein)
        cerr << "fail to open file!" << flush;
    return filein;
}

/* 对状态矩阵进行初始化
 * 1 由字符找到序号 
 * 2 根据序号返回字符在该状态下的发射概率
 * 3 得到整个矩阵
 */
void Viterbi::state2observ(){
    Prob_mat.resize(len);
    vector::const_iterator iter = obser_vec.begin();
    for (; iter!=obser_vec.end(); ++iter) {
        fra = iter - obser_vec.begin();
        ord = char2order_map[*iter];
        for (int i=0; imax_pro) {
                        max_pro = tmp;
                        forward_path = i;
                    }
                } 
                backPath[fra].push_back(forward_path);
                Prob_mat[fra][j] = max_pro * Prob_mat[fra][j];
            }
        }
    }
    // 所有帧计算完毕，找最大概率，然后找最优路径
    max_pro = Prob_mat[fra][0];
    int last_state(0);
    for (int i=0; imax_pro) {
            max_pro = Prob_mat[fra][i];
            last_state = i;
        }
    }
    state_stack.push(last_state);
    len = obser_vec.size();
    for (fra=len-1; fra>0; --fra) {
        last_state = backPath[fra][last_state];
        state_stack.push(last_state);   
    }   
}

void Viterbi::print() {
    cout << "最佳状态序列是：" << endl;
    while (!state_stack.empty()) {
        cout << state_stack.top() << " " << nounitbuf; // 刷新所有输出
        state_stack.pop();
    }
    cout << endl;
    cout << "最佳状态序列对应的概率为： " << max_pro << endl;
}

还有些改进的地方，比如将矩阵归一化等，需待后续完善。