马尔可夫链平稳分布计算器(Markov Steady State Calculator)
马尔可夫链跑得够久之后,各状态的概率会稳定下来——这个长期占比就是平稳分布。输入转移矩阵,工具用高斯消元直接解出 π,并给出残差校验。
原理:马尔可夫链跑了很久之后,处于各状态的概率会稳定下来——这个极限分布 π 满足 πP = π(转移一次后分布不变)。对 2×2 矩阵有解析解 π₁ = p₂₁/(p₁₂+p₂₁);一般情形解线性方程组即可,本工具用高斯消元直接求解。
步骤:① 输入转移矩阵(每行是一个状态转移到各状态的概率,行和为 1);② 点击求解;③ 读出各状态的长期占比。
示例:P = [[0.9, 0.1], [0.2, 0.8]] 时 π = [0.666666666667, 0.333333333333]——无论从哪个状态出发,很久之后处于状态 1 的概率都是三分之二。
注意事项:平稳分布存在且唯一要求链不可约(任意状态互相可达)且非周期(不能所有转移都是固定步长循环);周期链的极限不存在,本工具会给出残差偏大的提示;行和必须为 1,偏差大时结果无意义。
相关:吸收马尔可夫链计算器处理有吸收态的链;期望首达时间计算器回答平均多少步到达某状态;细致平衡检验计算器判断链是否可逆。
什么是马尔可夫链平稳分布计算器?

平稳分布是马尔可夫链的长期均衡:无论从哪个状态出发,转移足够多次后处于各状态的概率收敛到同一组数 π。
数学上 π 满足 πP = π(转移一步后分布不变)加归一化条件,这是一个 n 元线性方程组,不需要迭代模拟就能精确求解。
2×2 链有解析解 π₁ = p₂₁/(p₁₂+p₂₁);一般链把 (Pᵀ−I)π=0 的任一行换成全 1 归一化方程,高斯消元即得。
πP = π,且 π₁ + π₂ + … + πₙ = 1
π 是行向量,πP=π 表示再转移一步分布不变;把归一化方程替换进线性组即可唯一求解。
如何使用马尔可夫链平稳分布计算器
- 1
按行填写转移矩阵:第 i 行第 j 列是从状态 i 一步转移到状态 j 的概率,每行之和为 1。
- 2
点击求解,工具解线性方程组并输出每个状态的长期占比。
- 3
查看残差 max|πP−π|:接近零说明解精确;残差偏大通常意味着矩阵有误或链含吸收态。
计算示例
例 1两态天气链
P = [[0.9, 0.1], [0.2, 0.8]] 时 π = [0.666666666667, 0.333333333333]——无论今天晴或雨,长期看约三分之二是状态 1。
例 2三态循环链
P = [[0, 1, 0], [0, 0.5, 0.5], [0.4, 0.6, 0]] 时 π = [0.117647058824, 0.588235294118, 0.294117647059],三者之和恰为 1。
例 3残差自检
把解出的 π 代回 πP,最大偏差为 0(浮点精度内)——这是判断输入矩阵是否写对的快速手段。
注意事项
平稳分布唯一要求链不可约(任意两状态互相可达)且非周期;周期链(如严格交替的 [[0,1],[1,0]])极限不存在,解出的只是平衡解。
行和必须为 1:输入前逐行检查,差 0.001 都会让结果失去意义。
平稳分布与初始分布无关,但与转移矩阵强相关;改变一个转移概率,所有 π 分量都会变。
含吸收态的链解出的「平稳分布」会全部质量压在吸收态上,这类问题请用吸收链工具分析期望吸收步数。
常见问题
参考资料
凯文内容作者Calcton 数学编辑组 口径审核Calcton 编辑组 交叉审核· 内容更新于 2026-10-05
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引用本页
GB/T 7714 格式
Calcton. 马尔可夫链平稳分布计算器[EB/OL]. https://www.calcton.com/markov-steady-state, 2026-10-05.
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参考来源与更新说明
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最后更新:2026-10-05。
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