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[建模教程] 不看会后悔系列——灰色预测的建模应用

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    发表于 2018-8-5 22:17 |只看该作者 |倒序浏览
    |招呼Ta 关注Ta
    本帖最后由 2336426014 于 2018-8-5 22:20 编辑 ! _! m* |" s) z9 F* `
    ' \( `1 j2 W, T7 o
           可以好不夸张的说灰色预测是所有新人爱用的,老生也爱用的,同时也是最基本的最简单的预测算法,原理简单的没话说。' p1 h- r' X" `& W4 V9 I
           再说一下它的作用,虽然吧...这个东西原理很简单,但是耐不住人家适用范围广啊,效果虽然不是90%的准确率,但是59%的话差不多还是可以的。
    & c! Q  p$ V( {  _" A        但是我还是觉得有必要说一下这个东西,帮助那些第一次用的时候注意一些细节问题,比如范围和结果分析别一顿还夸...- b# P3 v) h) U) G7 o, F7 t; O8 g. I- [
            首先介绍一下灰色预测:
    # V- ]* `( ^& s! ?4 R        灰色系统理论认为:系统的行为现象尽管是朦胧的,数据是复杂的,但它毕竟是有序的,是有整体功能的。建立灰色预测模型之前,需要对原始时间序列进行数据处理,进过预处理的数据系列称为生成列。对原始数据进行预处理,不是寻求它的统计规律和概率分布,而是将杂乱无章的原始数据列通过一定的方法处理,变成有规律的时间序列数据,即以数找数的规律,再建立动态模型。灰色系统常用的数据处理方式有累加和累减,通常我们用累加。) j9 ]! H8 d8 F2 x* }/ Y
           灰色预测通过鉴别系统因素之间发展趋势的相异性,对原始数据进行生成处理来寻求事物的未来发展趋势。诸多的灰色模型中,以单序列一阶线性微分方程模型GM(1,1)模型最为常用。下面简要的介绍一下:
    4 w* S: e7 L. X4 k       (1)累加生成(AGO)         设原始数列为x(0)=(x0(1),x0(2),….x0(n)),令 ! u  h8 h5 T: P
                                              
    x(1)(k)=∑i=1kx(0)(i),k=1,2,...,n
    % q& P) k; E( W$ ^5 ]* B4 E
                                                    
    x(1)=(x1(1),x1(2),….x1(n))

    8 U6 T: {+ \7 ^! \$ R
    6 ]$ M) F6 j7 [7 ~" w+ X; L9 }( @(2)建立微分方程模型                                                  
    dx(1)(t)dt+ax(1)(t)=b
    / L  `' l3 Y" R) E
    01.png
    - J5 U* P, e* m4 m. ^. n) X
    3 q: z" E! x$ B& M! P' Y: f0 }# d" f
    (3)对累加生成数据做均值生成 B 与常数项 向量Y         02.png (4)最小二乘法求解灰色参数   03.png 则令该参数为 c ,令k =t+ S; e" i# y7 D% m# j& ^
                   c
    =[ab]=(BTB)−1BTY
      - ?: ]6 U8 ]5 r) H: [
    (5)参数代入微分方程,解得                    
    x^(1)(k+1)=(x(0)(1)−ua)e−ak+ua,k=1,2,...,n−1
    % s6 G, r% J7 ^/ o
    (6)对函数表达式进行离散将二者做差来还原原序列
    ! R! p$ c, U( L: }9 o+ W                           
    x^(0)(k+1)=x^(1)(k+1)−x^(1)(k),k=1,2,...,n−1
                
    0 `5 v; A: \5 W$ u, f; F; F1 n6 Z$ u$ v/ Z     (7)对模型进行检验1.计算原序列与预测序列的残差 e 和相对误差 q
    . {% C& t1 |/ D) B, T+ H* H2. 求原始序列的均值和方差S1
    ( S5 h5 v+ A  ?# Z: j( H/ X' Q* A3.区域残差 e 的均值及方差S2
    " J' F! n3 N1 J& @4.计算方差比 C=S2/S1" l5 e& B2 e3 L) x$ `2 ^  {: a$ t
    5.求小误差概率 P- s, ~( U6 H. n, ?0 b0 B
    6.精度检验表如下:
    " _9 g4 H  E$ [$ [: f' S
    04.png
    ! x8 q: a2 F: K  s; ]) `) u& p
    $ R3 k$ [" n8 p( h% L
    05.png

    / z2 N4 ]$ |& v' }2 r/ w% x8 V7 e; j

    " t! G; X/ l8 A! @7 s代码的话百度我也帮你们准备好了:
    - X( k6 _9 `9 A! u图片格式,自己抄去/ r- E2 G" W4 x( W: \# ^
    06.png
    0 `+ N# X8 \6 t* t1 v" S6 w" h 08.png ' U* U' e9 Z2 ^$ J

    $ G8 W3 S/ t  |1 N# }: S6 K& T. l0 @0 Q5 _  k9 c% l

    " T4 p" f# k, ~1 d9 |
    ! T2 m! K2 B" F) W2 G/ c' y
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    公式那儿编辑的有点难受,主要是因为这个灰色预测也不难,就没太认真...大家能看懂T代表转置就行....下次我一定会完美编辑' g4 V  g7 q! }" F
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