前言
最小二乘法Least Square Method,做为分类回归算法的基础,有着悠久的历史(由马里·勒让德于1806年提出)。它通过最小化误差的平方和寻找数据的最佳函数匹配。利用最小二乘法可以简便地求得未知的数据,并使得这些求得的数据与实际数据之间误差的平方和为最小。最小二乘法还可用于曲线拟合。其他一些优化问题也可通过最小化能量或最大化熵用最小二乘法来表达。
下面这篇文章主要跟大家介绍了关于python中matplotlib实现最小二乘法拟合的相关内容,下面话不多说,来一起看看详细的介绍:
一、最小二乘法拟合直线
生成样本点
首先,我们在直线 y = 3 + 5x 附近生成服从正态分布的随机点,作为拟合直线的样本点。
import numpy as np import matplotlib.pyplot as plt # 在直线 y = 3 + 5x 附近生成随机点 X = np.arange(0, 5, 0.1) Z = [3 + 5 * x for x in X] Y = [np.random.normal(z, 0.5) for z in Z] plt.plot(X, Y, 'ro') plt.show()
样本点如图所示:
拟合直线
设 y = a0 + a1*x,我们利用最小二乘法的正则方程组来求解未知系数 a0 与 a1。
numpy 的 linalg 模块中有一个 solve 函数,它可以根据方程组的系数矩阵和方程右端构成的向量来求解未知量。
def linear_regression(x, y): N = len(x) sumx = sum(x) sumy = sum(y) sumx2 = sum(x**2) sumxy = sum(x*y) A = np.mat([[N, sumx], [sumx, sumx2]]) b = np.array([sumy, sumxy]) return np.linalg.solve(A, b) a0, a1 = linear_regression(X, Y)
绘制直线
此时,我们已经得到了拟合后的直线方程系数 a0 和 a1。接下来,我们绘制出这条直线,并与样本点做对比。
# 生成拟合直线的绘制点 _X = [0, 5] _Y = [a0 + a1 * x for x in _X] plt.plot(X, Y, 'ro', _X, _Y, 'b', linewidth=2) plt.title("y = {} + {}x".format(a0, a1)) plt.show()
拟合效果如下:
二、最小二乘法拟合曲线
生成样本点
与生成直线样本点相同,我们在曲线 y = 2 + 3x + 4x^2 附近生成服从正态分布的随机点,作为拟合曲线的样本点。
import numpy as np import matplotlib.pyplot as plt # y = 2 + 3x + 4x^2 X = np.arange(0, 5, 0.1) Z = [2 + 3 * x + 4 * x ** 2 for x in X] Y = np.array([np.random.normal(z,3) for z in Z]) plt.plot(X, Y, 'ro') plt.show()
样本点如图所示:
拟合曲线
设该曲线的方程为 y = a0 + a1*x + a2*x^2,同样,我们通过正则方程组来求解未知量 a0、a1 和 a2。
# 生成系数矩阵A def gen_coefficient_matrix(X, Y): N = len(X) m = 3 A = [] # 计算每一个方程的系数 for i in range(m): a = [] # 计算当前方程中的每一个系数 for j in range(m): a.append(sum(X ** (i+j))) A.append(a) return A # 计算方程组的右端向量b def gen_right_vector(X, Y): N = len(X) m = 3 b = [] for i in range(m): b.append(sum(X**i * Y)) return b A = gen_coefficient_matrix(X, Y) b = gen_right_vector(X, Y) a0, a1, a2 = np.linalg.solve(A, b)
绘制曲线
我们根据求得的曲线方程,绘制出曲线的图像。
# 生成拟合曲线的绘制点 _X = np.arange(0, 5, 0.1) _Y = np.array([a0 + a1*x + a2*x**2 for x in _X]) plt.plot(X, Y, 'ro', _X, _Y, 'b', linewidth=2) plt.title("y = {} + {}x + {}$x^2$ ".format(a0, a1, a2)) plt.show()
拟合效果如下:
总结
以上就是这篇文章的全部内容了,希望本文的内容对大家的学习或者工作能带来一定的帮助,如果有疑问大家可以留言交流,谢谢大家对的支持。
免责声明:本站文章均来自网站采集或用户投稿,网站不提供任何软件下载或自行开发的软件! 如有用户或公司发现本站内容信息存在侵权行为,请邮件告知! 858582#qq.com
P70系列延期,华为新旗舰将在下月发布
3月20日消息,近期博主@数码闲聊站 透露,原定三月份发布的华为新旗舰P70系列延期发布,预计4月份上市。
而博主@定焦数码 爆料,华为的P70系列在定位上已经超过了Mate60,成为了重要的旗舰系列之一。它肩负着重返影像领域顶尖的使命。那么这次P70会带来哪些令人惊艳的创新呢?
根据目前爆料的消息来看,华为P70系列将推出三个版本,其中P70和P70 Pro采用了三角形的摄像头模组设计,而P70 Art则采用了与上一代P60 Art相似的不规则形状设计。这样的外观是否好看见仁见智,但辨识度绝对拉满。
更新日志
- 雨林唱片《赏》新曲+精选集SACD版[ISO][2.3G]
- 罗大佑与OK男女合唱团.1995-再会吧!素兰【音乐工厂】【WAV+CUE】
- 草蜢.1993-宝贝对不起(国)【宝丽金】【WAV+CUE】
- 杨培安.2009-抒·情(EP)【擎天娱乐】【WAV+CUE】
- 周慧敏《EndlessDream》[WAV+CUE]
- 彭芳《纯色角3》2007[WAV+CUE]
- 江志丰2008-今生为你[豪记][WAV+CUE]
- 罗大佑1994《恋曲2000》音乐工厂[WAV+CUE][1G]
- 群星《一首歌一个故事》赵英俊某些作品重唱企划[FLAC分轨][1G]
- 群星《网易云英文歌曲播放量TOP100》[MP3][1G]
- 方大同.2024-梦想家TheDreamer【赋音乐】【FLAC分轨】
- 李慧珍.2007-爱死了【华谊兄弟】【WAV+CUE】
- 王大文.2019-国际太空站【环球】【FLAC分轨】
- 群星《2022超好听的十倍音质网络歌曲(163)》U盘音乐[WAV分轨][1.1G]
- 童丽《啼笑姻缘》头版限量编号24K金碟[低速原抓WAV+CUE][1.1G]