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
六行神算API-天璇13 分钟前
架构思考:大模型作为医疗科研的“智能中间件”
人工智能·中间件·架构·数据挖掘·ar
测试人社区-小明5 小时前
智能测试误报问题的深度解析与应对策略
人工智能·opencv·线性代数·微服务·矩阵·架构·数据挖掘
Niuguangshuo8 小时前
解密GPT的生成魔法:自回归模型
gpt·数据挖掘·回归
Java后端的Ai之路11 小时前
【分析式AI】-分类与回归的区别以及内联
人工智能·分类·数据挖掘·回归·aigc
亿坊电商11 小时前
跨境出口电商系统如何提升出口电商业务的效率和可管理性?
数据挖掘·数据分析·系统架构
六行神算API-天璇11 小时前
技术实践:用大模型平台重构医疗数据分析Pipeline
人工智能·重构·数据挖掘·数据分析
AAD5558889912 小时前
轴体分类识别:基于Decoupled-Solo-Light模型的中心轴、铁质轴和尼龙轴自动检测与分类系统
人工智能·分类·数据挖掘
子夜江寒12 小时前
数据处理:下采样与SMOTE过采样
回归
Dekesas969513 小时前
基于YOLO11-seg的白蚁种类智能识别与分类系统——利用深度学习技术实现白蚁图像分割与多类别精准识别
深度学习·数据挖掘
木头左13 小时前
多任务联合训练框架下的遗忘门协同优化趋势跟踪与均值回归双目标平衡
算法·均值算法·回归