在線即時計算器 · 純前端本地秒算 · 零數據上傳

📐 Shannon Entropy 計算機

專業免費的 Shannon Entropy 計算機。純前端本機毫秒級計算、零資料上傳、極致隱私保護。提供詳細公式推導、實例示範與常見問答。

即時推算結果 (Computed Output)
1.5 位元
專業公認計算模型,即時運算完畢
📜 計算歷史記錄 (試算軌跡)
尚無歷史記錄,每次點擊「計算」將在此留下試算軌跡...

什麼是夏農熵?

夏農熵(Shannon entropy)用來衡量一個隨機變數平均蘊含的不確定性、意外程度或資訊量。這個概念由克勞德·夏農(Claude Shannon)於 1948 年提出,是資訊理論的基石。當採用以 2 為底的對數時,熵的單位是位元(bit)。熵為 1 位元,正好相當於擲一枚公正硬幣所帶來的不確定性。

如何使用本計算器

請以逗號或空格分隔,輸入每個可能結果的機率(例如 0.5, 0.25, 0.25)。你也可以直接輸入原始的頻率或次數(例如 10, 5, 5)——計算器會自動將每個數值除以總和,把它們正規化成機率。數值為零或負數的項目會被忽略。完成後,工具會回傳以位元計算的熵值、可能的最大熵,以及這個分布的效率。

公式說明

熵的計算方式為

H = -\sum_{i=1}^{n} p_i \log_2 p_i
對每一個結果 i 加總。每一項都是以該結果出現的頻率 p_i,去加權它所帶來的資訊量 -\log_2(p_i)。罕見事件攜帶較多資訊;而必然發生的事件(p_i = 1)則完全不帶資訊。對 n 個結果而言,最大熵為 \log_2(n),當所有結果機率相等時即可達到。效率則是把 H 表示為最大熵的百分比。其中
p_i = ((x_i) ÷ (\sum_{j=1}^{n} x_j))

實際範例

以分布 {0.5, 0.25, 0.25} 為例,其熵為:

-[0.5·\log_2(0.5) + 0.25·\log_2(0.25) + 0.25·\log_2(0.25)] = -[0.5·(-1) + 0.25·(-2) + 0.25·(-2)] = 0.5 + 0.5 + 0.5 = 1.5 位元
3 個結果的最大熵為 \log_2(3) ≈ 1.585 位元,因此效率約為 94.64%。

使用注意事項與精準校對原則(6 大核心守則)

📐 1. 嚴格對齊輸入量綱與單位

輸入各項數值時請務必確認量綱(例如小時、天數、金額、百分比),避免單位不匹配引發推算偏差。

🔒 2. 純前端本機毫秒級隱私保障

所有計算邏輯 100% 在您的終端瀏覽器內完成,資料絕不上傳伺服器,嚴格守護商業與個人隱私。

📊 3. 符合公認學術與產業計算模型

演算法嚴格遵循國際通用數學公式與標準計算模型,經多重情境交叉核對,數值嚴密精確。

📋 4. 一鍵複製與免登入 PDF 匯出

支援一鍵複製推算結果字串至剪貼簿,亦可直接點擊列印按鈕輸出純淨 PDF 工作報表。

🔄 5. 多情景敏感度動態對比

建議針對極端值與多組預期情景分別試算,觀察輸出數據的波動區間,輔助做出更穩健的決策。

🛡️ 6. 專業諮詢與日常參考免責聲明

本工具運算結果供日常排程、學業研習與事前參考之用,如涉及重大法規或投資決策請諮詢持證專家。

常見問題 (FAQ)

為什麼用位元(bit)?
採用以 2 為底的對數,可得到以位元為單位的熵,這正是數位資訊最自然的單位。若以 \(e\) 為底,單位為「奈特(nats)」;以 10 為底則為「哈特利(hartleys)」。
我的機率一定要加總為 1 嗎?
不需要——計算器會自動將任何正值正規化,所以你可以直接貼上原始次數。
最大熵是多少?
對 \(n\) 個等機率的結果而言,最大熵等於 \(\log_2(n)\)。一枚公正硬幣(\(n=2\))的最大熵為 1 位元;一顆公正骰子(\(n=6\))則約為 2.585 位元。