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一、多項(xiàng)式擬合
多項(xiàng)式擬合的話,用的的是numpy這個(gè)庫(kù)的polyfit這個(gè)函數(shù)。那么多項(xiàng)式擬合,最簡(jiǎn)單的當(dāng)然是,一次多項(xiàng)式擬合了,就是線性回歸。直接看代碼吧
import numpy as np def linear_regression(x,y): #y=bx+a,線性回歸 num=len(x) b=(np.sum(x*y)-num*np.mean(x)*np.mean(y))/(np.sum(x*x)-num*np.mean(x)**2) a=np.mean(y)-b*np.mean(x) return np.array([b,a]) def f(x): return 2*x+1 x=np.linspace(-5,5) y=f(x)+np.random.randn(len(x))#加入噪音 y_fit=np.polyfit(x,y,1)#一次多項(xiàng)式擬合,也就是線性回歸 print(linear_regression(x,y)) print(y_fit)
手寫(xiě)線性回歸我還是會(huì)的,然后我們來(lái)看下輸出:
[1.9937839 1.24167225]
[1.9937839 1.24167225]
由于有random每次顯示的結(jié)果都不一樣,但很明顯的是上下兩個(gè)print是意料之中的一樣,emmmmm,一次多項(xiàng)式擬合的源代碼應(yīng)該就是像我寫(xiě)的那樣。好了,那么一次以上呢?咳咳,我數(shù)學(xué)不算太好,還是老老實(shí)實(shí)用庫(kù)函數(shù)吧,順便畫(huà)下圖,見(jiàn)識(shí)它的威力。
import numpy as np from matplotlib import pyplot as plt def f(x): return x**2+1 def f_fit(x,y_fit): a,b,c=y_fit.tolist() return a*x**2+b*x+c x=np.linspace(-5,5) y=f(x)+np.random.randn(len(x))#加入噪音 y_fit=np.polyfit(x,y,2)#二次多項(xiàng)式擬合 y_show=np.poly1d(y_fit)#函數(shù)優(yōu)美的形式 print(y_show)#打印 y1=f_fit(x,y_fit) plt.plot(x,f(x),'r',label='original') plt.scatter(x,y,c='g',label='before_fitting')#散點(diǎn)圖 plt.plot(x,y1,'b--',label='fitting') plt.title('polyfitting') plt.xlabel('x') plt.ylabel('y') plt.legend()#顯示標(biāo)簽 plt.show()
輸出:
2
1.001 x - 0.04002 x + 0.8952
擬合效果看起來(lái)還是不錯(cuò)的。
二、各種函數(shù)的擬合
一般來(lái)說(shuō),多項(xiàng)式的擬合就能擬合很多函數(shù)了,比如指數(shù)函數(shù),取對(duì)數(shù)就能化為多項(xiàng)式函數(shù),甚至是一次多項(xiàng)式函數(shù)??墒?,那些三角函數(shù)之類(lèi)的復(fù)雜函數(shù)不能化為多項(xiàng)式去擬合,怎么辦呢?要用到scipy.optimize的curve_fit函數(shù)了。
直接貼代碼:
import numpy as np from matplotlib import pyplot as plt from scipy.optimize import curve_fit def f(x): return 2*np.sin(x)+3 def f_fit(x,a,b): return a*np.sin(x)+b def f_show(x,p_fit): a,b=p_fit.tolist() return a*np.sin(x)+b x=np.linspace(-2*np.pi,2*np.pi) y=f(x)+0.5*np.random.randn(len(x))#加入了噪音 p_fit,pcov=curve_fit(f_fit,x,y)#曲線擬合 print(p_fit)#最優(yōu)參數(shù) print(pcov)#最優(yōu)參數(shù)的協(xié)方差估計(jì)矩陣 y1=f_show(x,p_fit) plt.plot(x,f(x),'r',label='original') plt.scatter(x,y,c='g',label='before_fitting')#散點(diǎn)圖 plt.plot(x,y1,'b--',label='fitting') plt.xlabel('x') plt.ylabel('y') plt.legend() plt.show()
輸出:
[1.91267059 3.04489528]
[[ 9.06910892e-03 -1.83703696e-11]
[-1.83703696e-11 4.44386331e-03]]
使用方法基礎(chǔ)的就是這樣了。然后更多詳細(xì)的參數(shù)的使用就是要看官網(wǎng)了。
1、https://docs.scipy.org/doc/numpy/reference/generated/numpy.polyfit.html
2、https://docs.scipy.org/doc/scipy-0.18.1/reference/generated/scipy.optimize.curve_fit.html
以上就是本文的全部?jī)?nèi)容,希望對(duì)大家的學(xué)習(xí)有所幫助,也希望大家多多支持億速云。
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