This paper introduces a concept for change-point detection based on normalized entropy as a fundamental metric, aiming to overcome the dependence of traditional entropy methods on assumptions about data distribution and absolute scales. Normalized entropy maps entropy values to the [0,1] interval through standardization, accurately capturing relative changes in data complexity. By utilizing a sliding window to compute normalized entropy, this approach transforms the challenge of detecting change points in complex time series, arising from variations in scale, distribution, and diversity, into the task of identifying significant features within the normalized entropy sequence, thereby avoiding interference from parametric assumptions and effectively highlighting distributional shifts. Experimental results show that normalized entropy exhibits significant numerical fluctuation characteristics and patterns near change points across various distributions and parameter combinations. The average deviation between fluctuation moments and actual change points is only 2.4% of the sliding window size, demonstrating strong adaptability. This paper provides theoretical support for change-point detection in complex data environments and lays a methodological foundation for precise and automated detection based on normalized entropy as a fundamental metric.


翻译:本文提出了一种基于归一化熵作为基础度量的变点检测概念,旨在克服传统熵方法对数据分布假设和绝对尺度的依赖性。归一化熵通过标准化将熵值映射到[0,1]区间,精确捕捉数据复杂度的相对变化。该方法利用滑动窗口计算归一化熵,将复杂时间序列中因尺度、分布和多样性变化导致的变点检测难题,转化为识别归一化熵序列中显著特征的任务,从而避免参数假设的干扰,有效突显分布变化。实验结果表明,在不同分布和参数组合下,归一化熵在变点附近表现出显著的数值波动特征和模式。波动时刻与实际变点的平均偏差仅为滑动窗口大小的2.4%,显示出强大的适应性。本文为复杂数据环境下的变点检测提供了理论支持,并为基于归一化熵作为基础度量的精确自动化检测奠定了方法学基础。

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