python-095Đọc toàn bộ đề miễn phí

Ma trận chi phí căn chỉnh chuỗi thời gian Dynamic Time Warping (DTW)

Viết hàm dynamic_time_warping_distance(s1: np.ndarray, s2: np.ndarray) -> tuple[float, np.ndarray]:

PythonTrung bình30 phút

Tiến độ của tôi ở bài này

Điểm được lưu vào tài khoản sau khi chấm bài.

Đang tải điểm của bạn…

Kiến thức và chủ đề

dtwtime seriesdynamic programmingnumpy

Kiến thức tiên quyết: time series, 2d arrays, dp.

Nội dung đề bài

Mục tiêu kiến thức

  • Hiểu giải thuật Dynamic Time Warping (DTW) để so sánh độ tương đồng giữa 2 chuỗi thời gian có độ dài hoặc tốc độ biến thiên khác nhau.
  • Tính toán ma trận khoảng cách cục bộ bằng broadcasting 2D thuần vector hóa (s1[:, None] - s2[None, :]) ** 2.
  • Xây dựng bảng quy hoạch động tích lũy chi phí tối ưu (Accumulated Cost Matrix).

Mô tả bài toán

Viết hàm dynamic_time_warping_distance(s1: np.ndarray, s2: np.ndarray) -> tuple[float, np.ndarray]:

  • s1: Mảng 1D chuỗi thời gian thứ nhất độ dài N.
  • s2: Mảng 1D chuỗi thời gian thứ hai độ dài M.
  • Kiểm tra tính hợp lệ:
  • Nếu len(s1) == 0 hoặc len(s2) == 0, raise ValueError("Chuoi thoi gian khong duoc rong").
  • Tính ma trận chi phí cục bộ:

D = (s1[:, np.newaxis] - s2[np.newaxis, :])2 có kích thước (N, M).

  • Bảng chi phí tích lũy cost kích thước (N, M):
  • cost[0, 0] = D[0, 0].
  • Cột đầu tiên: cost[i, 0] = cost[i - 1, 0] + D[i, 0] với i = 1, …, N-1.
  • Hàng đầu tiên: cost[0, j] = cost[0, j - 1] + D[0, j] với j = 1, …, M-1.
  • Các ô còn lại (i ≥ 1, j ≥ 1):

cost[i, j] = D[i, j] + min(cost[i - 1, j], cost[i, j - 1], cost[i - 1, j - 1]).

  • Trả về tuple (dtw_dist, cost):
  • dtw_dist = float(cost[N - 1, M - 1]).
  • cost: ma trận tích lũy (N, M).

Input

  • Tham số: s1: np.ndarray, s2: np.ndarray.

Output

  • Trả về: tuple[float, np.ndarray].

Ràng buộc

  • Thời gian chạy tối đa: 1000ms.
  • Giới hạn bộ nhớ: 256MB.
  • Dữ liệu đầu vào tuân thủ đúng kiểu dữ liệu và miền giá trị được mô tả.

Ví dụ 1

Input

dynamic_time_warping_distance(s1=[1.0, 2.0, 3.0], s2=[1.0, 2.0, 3.0])

Output

0.0

Giải thích

Hàm được gọi với các tham số mẫu trên và trả về kết quả chính xác theo yêu cầu.

Ví dụ 2

Input

dynamic_time_warping_distance(s1=[1.0, 2.0, 3.0], s2=[2.0, 2.0, 2.0, 3.0, 4.0])

Output

2.0

Giải thích

Hàm được gọi với bộ tham số thứ hai và trả về kết quả tương ứng theo thiết kế.

3 cấp độ gợi ýMở dần khi bạn thật sự cần hỗ trợ.
Phân tích lời giảiGiải thích hướng tư duy và thuật toán.
Code tham khảoDùng để đối chiếu sau khi tự làm.

Gợi ý và lời giải chỉ mở sau khi bạn bấm Nộp bài. Giáo viên và quản trị viên mở được ngay.