数学建模2:回归分析预测

回归模型是什么

回归分析预测模型是一种统计方法,用于研究变量之间的关系,并通过已知数据来预测一个变量的值。回归分析通常包括自变量和因变量,目标是建立一个回归模型来描述它们之间的关系。

简单来说回归模型就是找出一条直线或曲线来尽可能地拟合 所有的样本点 ,拟合的好坏通常通过误差(例如,残差平方和)来衡量,如果拟合误差较小那么我们认为样本符合此x和y的变量关系。如下图是一个简单的线性回归模型

一、线性回归模型

线性回归指的是两个变量之间的关系是一次函数,也就是图像是直线的。

一元线性回归:

建立模型:

一元线性回归指的是只有一个变量,也就是如下模型公式

误差最小化:

这里可以采用最小二乘法来使误差最小,对与已知数据,它通过最小化每个数据点到线的垂直偏差平方和来计算最佳拟合线。

损失函数:

要使损失函数最小,可知:

  • 斜率k =
  • 截距b =

Python代码

python 复制代码
import numpy as np
from matplotlib import pyplot as plt


class LinearRegression:
    def __init__(self, X, Y):
        self.X = X
        self.Y = Y
        self.K = None
        self.B = None

    def caculateKB(self):
        x_mean = np.mean(self.X)
        y_mean = np.mean(self.Y)
        n = 0.0
        d = 0.0
        for x, y in zip(self.X, self.Y):
            n += (x - x_mean) * (y - y_mean)
            d += (x - x_mean) ** 2
        self.K = n / d
        self.B = y_mean - (self.K * x_mean)
        result = [self.K, self.B]
        return result
    def caculateY(self, n):
        if self.K == None:
            self.caculateKB()
        predict = self.K * n + self.B
        return predict

X=np.array([1,2,3,4,5,6,7,8,9,10]) #定义数据集
Y=2*X+np.random.normal(1,2,10) #Y是X的线性函数加上服从正态分布的随机误差
LinearRegression = LinearRegression(X,Y)
n = 11
result = LinearRegression.caculateY(n)
print(f'预测得y({n})的值为:{result}')
#计算残差和
y_predict = [LinearRegression.K * x + LinearRegression.B for x in X]
ss_residual=sum((y_predict - Y)**2)   #残差平方和
ss_total=sum((Y-np.mean(Y))**2)     #总平方和
print(f'残差和为:{ss_residual}')
#绘图
plt.scatter(X,Y)#绘制点
plt.plot(X,y_predict,color='r')#绘制回归线
plt.show()
相关推荐
科技每日热闻1 小时前
AI 赋能财务资金管理、风险预警、经营数据分析,合适的云上财务智能 Agent 有哪些?—— 优先采用 Amazon Quick 四链路解决方案
人工智能·ai·数据挖掘·数据分析
147API3 小时前
蒸馏模型数据漂移怎么监控,从输入变化到回归验证
人工智能·数据挖掘·回归
10mAh1 天前
【Git】误删分支、reset --hard 后提交丢了怎么办?——reflog、fsck 与安全恢复实战
数据库·git·安全·回归
躺柒1 天前
读数据可视化03可视化分类
信息可视化·分类·数据挖掘·数据可视化·数据科学·可视化分析·科学可视化
小宋10211 天前
大模型应用如何建立评测集:从“感觉变好”到可回归的质量工程
人工智能·数据挖掘·回归
2601_953988071 天前
Ricon组态系统vs传统组态软件:为什么选择新一代Web组态平台
前端·后端·物联网·tcp/ip·数学建模·前端框架
心运软件1 天前
基于深度学习的宝石图像分类系统
人工智能·python·深度学习·机器学习·分类·数据挖掘
极创信息2 天前
系统安全隐患全方位排查方案:标准化渗透测试全流程
java·opencv·struts·数据挖掘·eclipse·语音识别·hibernate
数模竞赛Paid answer2 天前
2026年华东杯数学建模C题收益率预测问题解题全过程文档及程序
算法·数学建模·数据分析·华东杯
测开小菜鸟2 天前
AI Agent 智能体:当大模型长出“手”和“记忆”
大数据·人工智能·数据挖掘