【数学建模】清风数模中正课4 拟合算法

拟合算法

在插值算法中,我们得到的曲线一定是要经过所有的函数点的;而用拟合所得到的曲线则不一样,拟合问题中,不需要得到的曲线一定经过给定的点

拟合的目的是寻求一个函数曲线,使得该曲线在某种准则下与所有的数据点最为接近,也就是曲线拟合地最好。

为了确定拟合曲线,我们要使用最小二乘法:

第一种定义方法有绝对值,不容易求导,因此计算比较复杂。而第二种方法,就是最小二乘法,可以理解为求得样本点和拟合曲线间距之差的二次方之和,并且这个和要是最小的。

在这里为什么不用四次方或奇数次方呢?

  1. 使用四次方的话,极端数据将对拟合曲线产生很大影响;

  2. 使用奇数次方的话,误差很可能会正负相抵

求解最小二乘法

相关代码

Matlab 复制代码
clear;clc
load  data1
plot(x,y,'o')
% 给x和y轴加上标签
xlabel('x的值')
ylabel('y的值')
n = size(x,1);
k = (n*sum(x.*y)-sum(x)*sum(y))/(n*sum(x.*x)-sum(x)*sum(x))
b = (sum(x.*x)*sum(y)-sum(x)*sum(x.*y))/(n*sum(x.*x)-sum(x)*sum(x))
hold on % 继续在之前的图形上来画图形
grid on % 显示网格线

% % 画出y=kx+b的函数图像 plot(x,y)
% % 传统的画法:模拟生成x和y的序列,比如要画出[0,5]上的图形
% xx = 2.5: 0.1 :7  % 间隔设置的越小画出来的图形越准确
% yy = k * xx + b  % k和b都是已知值
% plot(xx,yy,'-')

% 匿名函数的基本用法。
% handle = @(arglist) anonymous_function
% 其中handle为调用匿名函数时使用的名字。
% arglist为匿名函数的输入参数,可以是一个,也可以是多个,用逗号分隔。
% anonymous_function为匿名函数的表达式。
% 举个小例子
%  z=@(x,y) x^2+y^2; 
%  z(1,2) 
% % ans =  5
% fplot函数可用于画出匿名一元函数的图形。
% fplot(f,xinterval) 将匿名函数f在指定区间xinterval绘图。xinterval =  [xmin xmax] 表示定义域的范围

f=@(x) k*x+b;
fplot(f,[2.5,7]);
legend('样本数据','拟合函数','location','SouthEast')

评价拟合的好坏

这里提到的线性函数,指的是对参数为线性,也就是k和b只能以一次方出现,而且不能互相计算或复合。

相关代码

Matlab 复制代码
y_hat = k*x+b; % y的拟合值
SSR = sum((y_hat-mean(y)).^2)  % 回归平方和
SSE = sum((y_hat-y).^2) % 误差平方和
SST = sum((y-mean(y)).^2) % 总体平方和
SST-SSE-SSR   % 5.6843e-14  =   5.6843*10^-14   matlab浮点数计算的一个误差
R_2 = SSR / SST
相关推荐
秋夫人12 分钟前
B+树(B+TREE)索引
数据结构·算法
梦想科研社1 小时前
【无人机设计与控制】四旋翼无人机俯仰姿态保持模糊PID控制(带说明报告)
开发语言·算法·数学建模·matlab·无人机
Milo_K1 小时前
今日 leetCode 15.三数之和
算法·leetcode
Darling_001 小时前
LeetCode_sql_day28(1767.寻找没有被执行的任务对)
sql·算法·leetcode
AlexMercer10121 小时前
【C++】二、数据类型 (同C)
c语言·开发语言·数据结构·c++·笔记·算法
Greyplayground1 小时前
【算法基础实验】图论-BellmanFord最短路径
算法·图论·最短路径
蓑 羽1 小时前
力扣438 找到字符串中所有字母异位词 Java版本
java·算法·leetcode
源代码:趴菜1 小时前
LeetCode63:不同路径II
算法·leetcode·职场和发展
儿创社ErChaungClub1 小时前
解锁编程新境界:GitHub Copilot 让效率翻倍
人工智能·算法
前端西瓜哥1 小时前
贝塞尔曲线算法:求贝塞尔曲线和直线的交点
前端·算法