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6 ]% u- k& T% @! A. V& E8 f# P标签:灰色模型 gm(1 1) 二次拟合 matlab 分类:技术点滴
2 D- T/ q9 o0 `: p
7 b& b- W! ~ `' N# q0 R1 h%by allen @ 红嘴海鸥 1 p+ y, u. k2 I& t( d
%灰色模型预测是在数据不呈现一定规律下可以采取的一种建模和预测方法,其预测数据与原始数据存在一定的规律相似性
" p# v: T g" J) i& d7 R. e1 N d. k5 n, X; S! g
%下面程序是灰色模型GM(1,1)程序二次拟合和等维新陈代谢改进预测程序,matlab6.5 ,使用本程序请注明,程序存储为gm1.m
. s; y' H; m6 M0 n
3 c! N4 @9 B' K6 v# B% N5 A%x = [5999,5903,5848,5700,7884];gm1(x); 测试数据 8 @; c. |! ~0 g5 W+ o
6 v* T/ |- Z, F Q5 c/ i1 k
%二次拟合预测GM(1,1)模型6 x9 g" A8 k) i
function gmcal=gm1(x)9 D' h6 H# P% z4 W3 a2 l
sizexd2 = size(x,2);
* K; H) N' c$ E: p%求数组长度
( O0 o* D- X+ G/ s5 q9 ~! z. E' k3 M& t! u+ J" ^9 [
k=0;
( v1 q& r0 d7 e2 D1 ^- d9 J( Efor y1=x; w! l. g# U) E( B9 m
k=k+1;! o4 f0 C# ~, |0 Q5 A
if k>1- s* k7 ~, i. j- [, U
x1(k)=x1(k-1)+x(k);7 T+ p9 l2 e8 @ k5 u2 f! L! x, w
%累加生成, X. g" M8 Z1 o6 Y
z1(k-1)=-0.5*(x1(k)+x1(k-1));
0 J2 u4 H2 l! Y0 e7 K6 J %z1维数减1,用于计算B+ t& M u J( T- U8 F0 x
yn1(k-1)=x(k);6 j# _/ l1 \5 x8 J4 ^# r5 Y) p
else
! X* y. t; v( o. m# h x1(k)=x(k);
/ f' u3 x0 i) H" P4 g1 x( V8 Q: W end
' N3 p! ?0 L# ?' Mend y; s' ^) u, X9 I( @) o
%x1,z1,k,yn1
( x3 M1 K J" r3 d# w, u. v" G2 G# \, o: ]
sizez1=size(z1,2); x6 t9 m0 q7 D2 o2 G) ~
%size(yn1);
: [- Z) F4 H, hz2 = z1';
9 X8 x+ E& T: l6 ?1 w/ iz3 = ones(1,sizez1)';
9 t0 d/ z- K& t: G6 S
7 Q# j- ?$ X- L9 X uYN = yn1'; %转置2 r/ b( D) A x1 l6 d# W& n) c1 Q
%YN- r% ?% j& T9 a, n3 J' P0 C- ]
& E' _ ^+ A, n* ~8 t8 G" v: @
B=[z2 z3];
; c4 G1 c4 v- ~. y( I- w8 ^au0=inv(B'*B)*B'*YN;: X' X! r3 s" g+ e
au = au0';
: f8 D$ V# v* ~2 P! P0 X$ l%B,au0,au
+ g$ _$ i/ n" ^2 X6 \9 _2 g+ x
( O$ Z% r5 p2 g; Bafor = au(1);* i) }' d3 N, I! y7 s2 a( z4 Y
ufor = au(2);
9 ~2 Q! y# K. r0 f. k0 `4 q. D! N0 nua = au(2)./au(1);
4 M& q' [* N1 L, L8 l%afor,ufor,ua
9 z1 m8 m( L5 u1 x; w$ F* c; M8 B%输出预测的 a u 和 u/a的值
2 u* R7 f/ J8 D$ G9 n6 x! l* d# y+ z! l8 n
constant1 = x(1)-ua;! @' W; `8 H( f% ~6 b7 m6 g
afor1 = -afor;
* f- F; A3 c4 p+ ax1t1 = 'x1(t+1)';
( L$ u5 ]" t3 ?+ C" p8 @& w! eestr = 'exp';
. u4 S. M. j U+ dtstr = 't';6 c" q r1 q, @$ F+ M8 T3 w! n# e
leftbra = '(';
% \* s% B. y+ X/ q7 `5 S5 l4 qrightbra = ')';+ B- q- Z1 l ]8 o
%constant1,afor1,x1t1,estr,tstr,leftbra,rightbra$ y' y- B; x4 @; B) x
! Y1 B* O6 I, t, ], j& r
strcat(x1t1,'=',num2str(constant1),estr,leftbra,num2str(afor1),tstr,rightbra,'+',leftbra,num2str(ua),rightbra)
( B8 @% M( {: M6 g; G) d8 L* y# T% z%输出时间响应方程( f0 _0 S# b- P% R" ]! i
1 |8 ^/ E: i0 E1 d%******************************************************
) n! j0 Z& Q, x1 o%二次拟合8 k5 m8 k1 ^/ I- a; N! i
; f: F) Q7 t p7 r& a
k2 = 0;
. _2 Z! v. e$ X |+ \1 Hfor y2 = x12 B' x# u& x0 ~
k2 = k2 + 1;8 c: J6 W6 G: j& `
if k2 > k
/ y9 j1 s! `# `' f, [, R else' X7 ?& a7 _" K! j
ze1(k2) = exp(-(k2-1)*afor);
8 o0 f/ y4 s; A) f- W end
- r* g- [' Q' C4 C, @, t- aend$ b5 y( ?# S# i
%ze1
, B# o. X" [! J) G! n4 N) ]* s9 J) Z7 s; U+ Q) }) Y$ u- g$ |* J& w
sizeze1 = size(ze1,2);
- P6 F6 S5 J1 sz4 = ones(1,sizeze1)';# v* _1 O. M' d; o b
G=[ze1' z4];% i. y0 w- z# A. f
X1 = x1';# M, S; S0 o! M: N; K+ d6 s! o
au20=inv(G'*G)*G'*X1;
8 ^3 {6 W. G1 ~4 l* jau2 = au20';% z* h! A& \8 o W/ `0 }/ y1 j
%z4,X1,G,au20
- V4 d* f$ C3 f
; x6 J7 J0 `3 m1 l1 z' TAval = au2(1);
$ h- H& B& p) \2 |, mBval = au2(2); F7 R0 [' M, `4 c! I0 c
%Aval,Bval+ W0 k; d* Y- m/ S: U: L- ?4 }
%输出预测的 A,B的值
2 B4 @8 L, ~6 N, C0 S; p
% T4 W& L {8 S) L' \& pstrcat(x1t1,'=',num2str(Aval),estr,leftbra,num2str(afor1),tstr,rightbra,'+',leftbra,num2str(Bval),rightbra)5 g: E9 N% U+ i. b2 r
%输出时间响应方程4 S/ z) P' I8 r( Z
. `# F% G" W# E) Vnfinal = sizexd2-1 + 1;$ x3 W! Q* N4 T9 J3 [
%决定预测的步骤数5 这个步骤可以通过函数传入& _+ n1 W4 s% u. o6 l/ O- W8 K6 Z
# h8 k5 s( l6 Q. Y% [6 V8 S) K& E%nfinal = sizexd2 - 1 + 1;
1 Z* z/ v$ _; N9 j( j%预测的步骤数 1
" r7 K, i9 w0 Z, `2 H2 T0 B- |$ y" J. N
for k3=1:nfinal
( y# B# ?% F7 v* J* C" m x3fcast(k3) = constant1*exp(afor1*k3)+ua;, z0 ~' s, c( q" ~% K
end9 S: R% H/ U( Y$ I# L2 C$ i! d
%x3fcast
* \; G" G! K8 J+ B' _& s%一次拟合累加值8 B& j6 [. X/ W1 K9 }% A
. D: y! G3 z6 S8 {6 `1 bfor k31=nfinal:-1:0# {' u( | W9 m0 _; V5 s0 p( |
if k31>1$ g( h& `- d, O. T
x31fcast(k31+1) = x3fcast(k31)-x3fcast(k31-1);- g/ {7 R) |+ \% H9 c
else, G# ^6 R( a4 ]
if k31>0* }: i' m) |' t/ U( j* I6 H, H( u
x31fcast(k31+1) = x3fcast(k31)-x(1);. w q* S4 l: f
else* r" L, M: P7 m z% a2 ~
x31fcast(k31+1) = x(1);" S# W7 l" K3 z2 e: y5 {
end
+ m5 M( n) E2 n7 b- w/ C end/ S# t& a. c5 t
2 K% V; ?- G4 Fend
2 O0 S5 o5 O! p# t; w0 A+ l4 \x31fcast6 C( e/ s, K4 O8 x
%一次拟合预测值2 m( t+ V0 K9 A
3 R' t; ]) c# m F' T- O, z' H
" R) y" u( A9 Cfor k4=1:nfinal
Q4 D5 e8 v% o/ ] x4fcast(k4) = Aval*exp(afor1*k4)+Bval;
' x: B/ ]5 k9 w$ I7 [+ j- w4 y0 K; rend; e9 \! x8 h9 |3 h
%x4fcast9 b) v' S( F8 c0 V
# h, ]1 u$ b' P: V! Afor k41=nfinal:-1:0
4 b4 v5 d2 H7 p/ h1 \" o if k41>1
) G1 ^. f y- \ x41fcast(k41+1) = x4fcast(k41)-x4fcast(k41-1);8 c) ^9 d1 l+ C1 M
else
0 R. n8 D0 [1 l1 v/ ?$ @ if k41>0; I3 u! _+ ?" K2 T
x41fcast(k41+1) = x4fcast(k41)-x(1);, H" Q, `5 i+ q) N) y( M8 l
else- f, v B6 ?1 ]: S
x41fcast(k41+1) = x(1);5 o, r2 H& T! C+ r W- _
end
* j1 n5 D( h! F$ `# h3 w* f end: V% P0 I% P- L5 [8 E
Y5 R+ L- h8 W8 h& q+ T: ]5 U
end
7 ]$ C) |$ H' o3 O; ^- r8 qx41fcast,x( g/ j" i. g/ x6 }5 b2 x U$ F
%二次拟合预测值3 F: }) w2 f+ J) f1 }
" {1 m8 L5 {# q1 w
%***精度检验p C************//////////////////////////////////
6 i* l' K5 c4 [1 ]8 r F5 I5 ^/ e/ `k5 = 0;
+ L: f2 X$ b- M2 P/ f, g5 V4 afor y5 = x5 b, J$ \2 w3 e7 G& O1 l% g" v
k5 = k5 + 1;
4 Z& W. N- l' E8 G6 X if k5 > sizexd2 Y8 p" o. F6 s& X/ ~
else/ [+ D, N5 } O; m: T& Y0 y4 i
err1(k5) = x(k5) - x41fcast(k5);
# P% X0 Q. P7 K# |/ J end
% \7 I" e. U. }: g' F9 y$ tend7 H( i5 |) d$ o- Y+ j, D
%err14 |+ K2 t) i& _+ D Y \5 P3 l
%绝对误差
& O4 S1 Z, [6 J0 f& [% X/ z3 q) x8 _6 f8 T' c& n8 s7 R' m- ^- l V
2 @5 r( s4 ~- J1 C7 O* L o8 h& sxavg = mean(x);
x& o; G! E: Z; K$ |* ]- e%xavg. q# l, F" z5 w' r" X: {( E: ^. ~
%x平均值- U$ J7 Q6 ?( j4 D7 M
' {( ]7 X( d/ j Q: p! `9 ?
err1avg = mean(err1);4 [* M8 k# t G2 e
%err1avg$ y9 D8 j M6 ]% f( h
%err1平均值
h; G& b) K* J$ k4 K2 T! N/ B8 w! D, O
k5 = 0;
, @+ j( L8 Q' X+ q0 V/ `/ Qs1total = 0 ;% N4 ]# K, _8 p, P
for y5 = x. L" J; f5 [+ y h
k5 = k5 + 1;+ G$ E( m _6 T# x5 e0 G
if k5 > sizexd2 " R, D& k/ {$ Q! |
else( a( V6 j2 w4 x: n
s1total = s1total + (x(k5) - xavg)^2;
. V- {, P) c: N! Q end9 E5 i$ R( @, ?$ O) w0 y. n
end* i/ }& Y; {5 S; m( M
s1suqare = s1total ./ sizexd2;9 Y5 U6 G {) m4 k6 o1 O1 S
s1sqrt = sqrt(s1suqare);
U' T$ O& S5 B%s1suqare,s1sqrt
/ N3 J7 L6 I: S* f6 r$ E%s1suqare 残差数列x的方差 s1sqrt 为x方差的平方根S1
. N( G* O8 c1 i0 b$ Y; C/ [; u, I4 D* E7 A! o1 N" B0 u
k5 = 0;' e2 i8 ~; V- p/ R& V( Q
s2total = 0 ;6 G1 ^! s- p1 _
for y5 = x( L* u- A. ~6 {9 t1 Y% J! c" U' o$ ~
k5 = k5 + 1;
1 V/ @( L3 @9 [ i3 l& j- m4 {5 R if k5 > sizexd2
3 n% i- J( n1 [3 e J else/ ^% w. ~; r2 ~6 I s6 \1 V) k( I- f" e
s2total = s2total + (err1(k5) - err1avg)^2; ; o" V6 B8 F2 O2 _9 k
end; g" q) v, S5 H
end
$ j+ K. t1 R' [/ Ps2suqare = s2total ./ sizexd2;; i& o( u4 m. O" v4 V [0 }9 R5 s
%s2suqare 残差数列err1的方差S2 X9 v7 R* [# q- u! J' F: v" G
1 n& f- @$ e1 F% r3 U2 ]
Cval = sqrt(s2suqare ./ s1suqare);8 Z o4 O0 P5 h2 x2 ^7 p8 Z" T
Cval. g9 p' {" D1 C: Q( M5 `" W7 d1 U
%nnn = 0.6745 * s1sqrt. a( {9 |8 _8 n0 J4 Y5 t
%Cval C检验值
: K C+ u( i4 E+ g' H8 n
1 w5 v a/ c! Qk5 = 0;, r& a! S* Q; s. j; v3 P
pnum = 0 ;
( S3 c4 h( k3 @4 e3 Ffor y5 = x; O* e+ [ D W1 W# ]; v
k5 = k5 + 1;
, m1 a: M6 J2 W4 r* } if abs( err1(k5) - err1avg ) < 0.6745 * s1sqrt" o2 L" ~$ K- I5 I i4 r; z# [: p
pnum = pnum + 1;
9 H9 V0 n3 x5 v2 w %ppp = abs( err1(k5) - err1avg )
4 E8 I5 p) y8 `7 Z% X% h else- G( t2 n# A) y' O5 V" t! Q6 `9 N
end
/ j/ _6 { L3 s9 F" y, ^end% G& Y" ]3 [; B% n' I: t
pval = pnum ./ sizexd2;8 x) t, p5 b6 e
pval
4 W9 }/ B$ S' X+ Z; z9 _%p检验值* F+ e2 p1 \# F4 A* Z) O0 d: w* m L" e
6 c; Z& C7 r( n7 M& h7 S% I%arr1 = x41fcast(1:6)
灰色预测MATLAB程序.txt
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zan
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