【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
快去睡觉~2 小时前
力扣73:矩阵置零
算法·leetcode·矩阵
小欣加油2 小时前
leetcode 3 无重复字符的最长子串
c++·算法·leetcode
念念01074 小时前
数学建模竞赛中评价类相关模型
python·数学建模·因子分析·topsis
猿究院--王升5 小时前
jvm三色标记
java·jvm·算法
一车小面包5 小时前
逻辑回归 从0到1
算法·机器学习·逻辑回归
tt5555555555557 小时前
字符串与算法题详解:最长回文子串、IP 地址转换、字符串排序、蛇形矩阵与字符串加密
c++·算法·矩阵
元亓亓亓7 小时前
LeetCode热题100--101. 对称二叉树--简单
算法·leetcode·职场和发展
不会学习?8 小时前
算法03 归并分治
算法
NuyoahC8 小时前
笔试——Day43
c++·算法·笔试
2301_821919929 小时前
决策树8.19
算法·决策树·机器学习