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確率 かくりつ 論 ろん において、中華 ちゅうか 料理 りょうり 店 てん 過程 かてい (ちゅうかりょうりてんかてい、英 えい : Chinese restaurant process )とは離散 りさん 確 かく 率 りつ 過程 かてい の一種 いっしゅ で、各 かく 時刻 じこく n において集合 しゅうごう {1,2,…,n }の分割 ぶんかつ B n が次 つぎ のようなルールで決定 けってい されるようなものを指 さ す。時刻 じこく n =1では、B 1 ={1}であり、時刻 じこく n での分割 ぶんかつ B n から時刻 じこく n +1における分割 ぶんかつ B n +1 が次 つぎ のように定 さだ まる。
B n がm 個 こ の部分 ぶぶん からなるとき、各 かく 部分 ぶぶん の大 おお きさを|b i |, i =1,...,m とするなら、|b i |/(n +1)の確 かく 率 りつ でb i にn +1が追加 ついか される。
確 かく 率 りつ 1 / (n +1)で、大 おお きさが1でn +1のみを含 ふく むものが新 あら たな部分 ぶぶん として追加 ついか される。
このような計算 けいさん によりランダムに生成 せいせい された分割 ぶんかつ は{1,...,n }のラベルを付 つ け直 なお しても、その分割 ぶんかつ が生成 せいせい される確 かく 率 りつ が変化 へんか しない。
無限 むげん にたくさんの円卓 えんたく が並 なら べられた中華 ちゅうか 料理 りょうり 店 てん を考 かんが える。各々 おのおの の円卓 えんたく もまた無限 むげん にたくさんの人 ひと が座 すわ ることが出来 でき るものとする。1番目 ばんめ の客 きゃく が店 みせ に入 はい ってくると、その客 きゃく はまだ誰 だれ も座 すわ っていない円卓 えんたく に確 かく 率 りつ 1で座 すわ る。ある時刻 じこく n +1で現 あらわ れるn +1番目 ばんめ の客 きゃく は店内 てんない を見回 みまわ し、より多 おお くの人 ひと が座 すわ っている円卓 えんたく に高 こう 確 かく 率 りつ で座 すわ ろうとする、あるいはまだ誰 だれ も座 すわ っていないテーブルに座 すわ ることもあるだろう。各々 おのおの のテーブルが店 みせ にやってきた客 きゃく の分割 ぶんかつ を与 あた えるものだと考 かんが えたものが中華 ちゅうか 料理 りょうり 店 てん 過程 かてい の考 かんが え方 かた である。前述 ぜんじゅつ の定義 ていぎ により与 あた えられた分割 ぶんかつ B n がとある分割 ぶんかつ B と等 ひと しくなる確 かく 率 りつ は次 つぎ の式 しき で与 あた えられる。
P
r
(
B
n
=
B
)
=
1
n
!
∏
b
∈
B
(
|
b
|
−
1
)
!
{\displaystyle \mathrm {Pr} (B_{n}=B)={\frac {1}{n!}}\prod _{b\in B}(|b|-1)!}
この式 しき で、b はB に含 ふく まれる分割 ぶんかつ の部分 ぶぶん を、|b |はその部分 ぶぶん に含 ふく まれる要素 ようそ の数 かず を表 あらわ すものとする。
前述 ぜんじゅつ の中華 ちゅうか 料理 りょうり 店 てん モデルは2つのパラメータα あるふぁ とθ しーた により一般 いっぱん 化 か できる。このときα あるふぁ とθ しーた はそれぞれ割引 わりびき 率 りつ と強度 きょうど のパラメータと呼 よ ばれる[ 1] [ 2] 。ある時刻 じこく n +1において新 あら たに来店 らいてん した客 きゃく が|B |個 こ のテーブルに人 ひと がいるのを確認 かくにん して、まだ誰 だれ も座 すわ っていないテーブルに座 すわ る確 かく 率 りつ を、
θ しーた
+
|
B
|
α あるふぁ
n
+
θ しーた
{\displaystyle {\frac {\theta +|B|\alpha }{n+\theta }}}
とし、すでに|b |人 ひと が座 すわ っているテーブルに座 すわ る確 かく 率 りつ を
|
b
|
−
α あるふぁ
n
+
θ しーた
{\displaystyle {\frac {|b|-\alpha }{n+\theta }}}
とする。この定義 ていぎ において正 ただ しく確 かく 率 りつ 測度 そくど を定義 ていぎ するためには「α あるふぁ <0かつθ しーた =-Lα あるふぁ , L ∈{1,2,...}」あるいは「0 ≤ α あるふぁ ≤ 1かつθ しーた >-α あるふぁ 」のいずれかが成 な りたなければならない。
このモデルを仮定 かてい すると、n 人 ひと の客 きゃく のいずれの分割 ぶんかつ もポッホハマー記号 きごう の意味 いみ で
P
r
(
B
n
=
B
)
=
(
θ しーた
+
α あるふぁ
)
|
B
|
−
1
,
α あるふぁ
(
θ しーた
+
1
)
n
−
1
,
1
∏
b
∈
B
(
1
−
α あるふぁ
)
|
b
|
−
1
,
1
{\displaystyle \mathrm {Pr} (B_{n}=B)={\frac {(\theta +\alpha )_{|B|-1,\alpha }}{(\theta +1)_{n-1,1}}}\prod _{b\in B}(1-\alpha )_{|b|-1,1}}
と表 あらわ される。ただし
(
α あるふぁ
)
0
,
c
=
1
{\displaystyle (\alpha )_{0,c}=1}
であり、任意 にんい のb >0に対 たい して、
(
a
)
b
,
c
=
∏
i
=
0
b
−
1
(
a
+
i
c
)
=
{
a
b
if
c
=
0
c
b
Γ がんま
(
a
/
c
+
b
)
Γ がんま
(
a
/
c
)
otherwise
{\displaystyle (a)_{b,c}=\prod _{i=0}^{b-1}(a+ic)={\begin{cases}a^{b}&{\mbox{if }}c=0\\\displaystyle {\frac {c^{b}\Gamma (a/c+b)}{\Gamma (a/c)}}&{\mbox{otherwise}}\end{cases}}}
と定 さだ める。
このように、θ しーた >0の場合 ばあい では分割 ぶんかつ が与 あた えられる確 かく 率 りつ がガンマ関数 かんすう により次 つぎ のように与 あた えられることが分 わ かる。
P
r
(
B
n
=
B
)
=
Γ がんま
(
θ しーた
)
Γ がんま
(
θ しーた
+
n
)
α あるふぁ
|
B
|
Γ がんま
(
θ しーた
/
α あるふぁ
+
|
B
|
)
Γ がんま
(
θ しーた
/
α あるふぁ
)
∏
b
∈
B
Γ がんま
(
|
b
|
−
α あるふぁ
)
Γ がんま
(
1
−
α あるふぁ
)
{\displaystyle \mathrm {Pr} (B_{n}=B)={\frac {\Gamma (\theta )}{\Gamma (\theta +n)}}{\frac {\alpha ^{|B|}\Gamma (\theta /\alpha +|B|)}{\Gamma (\theta /\alpha )}}\prod _{b\in B}{\frac {\Gamma (|b|-\alpha )}{\Gamma (1-\alpha )}}}
パラメータが1つの場合 ばあい 、すなわちα あるふぁ =0の場合 ばあい においては単純 たんじゅん に
P
r
(
B
n
=
B
)
=
Γ がんま
(
θ しーた
)
θ しーた
|
B
|
Γ がんま
(
θ しーた
+
n
)
∏
b
∈
B
Γ がんま
(
|
b
|
)
{\displaystyle \mathrm {Pr} (B_{n}=B)={\frac {\Gamma (\theta )\theta ^{|B|}}{\Gamma (\theta +n)}}\prod _{b\in B}\Gamma (|b|)}
と書 か ける。あるいはθ しーた =0であれば、
P
r
(
B
n
=
B
)
=
α あるふぁ
|
B
|
−
1
Γ がんま
(
|
B
|
)
Γ がんま
(
n
)
∏
b
∈
B
Γ がんま
(
|
b
|
−
α あるふぁ
)
Γ がんま
(
1
−
α あるふぁ
)
{\displaystyle \mathrm {Pr} (B_{n}=B)={\frac {\alpha ^{|B|-1}\Gamma (|B|)}{\Gamma (n)}}\prod _{b\in B}{\frac {\Gamma (|b|-\alpha )}{\Gamma (1-\alpha )}}}
と書 か ける。
このようにいずれの分割 ぶんかつ に対 たい しても、その分割 ぶんかつ が与 あた えられる確 かく 率 りつ は分割 ぶんかつ が含 ふく む部分 ぶぶん の大 おお きさのみに依存 いぞん する。はじめに、ラベルの順番 じゅんばん が入 い れ替 か わっても与 あた えられる確 かく 率 りつ が変 か わらないといったのはこのためである。もしα あるふぁ =0であるなら、このようにして作 つく られるランダムな分割 ぶんかつ が自然 しぜん 数 すう の分割 ぶんかつ に対応 たいおう しており、パラメータとしてθ しーた を取 と るエヴェンス分布 ぶんぷ (英語 えいご 版 ばん ) と対応 たいおう する。