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" d, s% \: H6 J( \2 K标签:灰色模型 gm(1 1) 二次拟合 matlab 分类:技术点滴 ; j% Q/ g }1 {; C: `! m1 u
5 }- V0 k: y& V# b5 U! ?+ R1 e
%by allen @ 红嘴海鸥
' X' c4 Y/ T1 g% S/ y; U%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
& ]# c9 f: i# a, Q
( Y" a* l. h) c4 m3 R, \%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' m+ \% N/ W) {" u) d
9 d1 l# ~" W& ], T%x = [5999,5903,5848,5700,7884];gm1(x); 测试数据
, V& {4 N# D, t2 o# t+ U! J. v6 i7 B& v$ I
%二次拟合预测GM(1,1)模型& c3 ^5 [+ o6 c5 b# ?2 B3 ~7 H
function gmcal=gm1(x)6 c z3 {+ W( ~ Z
sizexd2 = size(x,2);3 u1 |/ \/ I, Y1 Z* L m/ Q* ?
%求数组长度
$ k: |" B* A8 Q" A2 v
$ G2 |, f9 @1 F) o. C: vk=0;5 _/ R. s- }. k
for y1=x; v4 \5 m* @4 T: n
k=k+1;( Y$ f5 W( _8 c# J- m
if k>1
+ r2 j0 C2 T# g/ u6 M x1(k)=x1(k-1)+x(k);1 G' d! `. t" Z# c
%累加生成* o$ R- m* n: {/ z. }6 E% ?
z1(k-1)=-0.5*(x1(k)+x1(k-1));
+ L( z: h/ B9 v+ O %z1维数减1,用于计算B
1 @# r" n( m Y- d8 X yn1(k-1)=x(k);
% c! h- X2 p! Y( b _' b, c else
# O1 {: A4 X* @! q% J x1(k)=x(k);3 I7 U8 H. m4 f1 L! }
end
7 e3 b( m" W: {7 D9 Yend
4 d0 j' N# _' j$ Y0 G" m%x1,z1,k,yn1
% W* Y( l- \1 v2 n! P8 @2 K" Y. t7 F# q r
sizez1=size(z1,2);! E# n7 T t! `" h# ?4 v; n1 F' p
%size(yn1);
) W* @3 ^/ y6 x2 R! T& Oz2 = z1';
! c7 Q) J5 U+ T0 Vz3 = ones(1,sizez1)';; [2 |3 U) E" R7 A- X' ]
; R+ [" [) D, U F' j2 ]/ F2 }! lYN = yn1'; %转置2 t( B" v- G+ G+ Z' Y5 ^
%YN0 b/ G% j& v$ d
& u% d* r0 T! R- KB=[z2 z3];
* C7 w3 i0 t- h$ _$ hau0=inv(B'*B)*B'*YN;: f$ F5 w" [- f' }
au = au0'; p5 l& ]: [3 _! Q7 i/ U. Z5 K
%B,au0,au& r( t8 m4 ?; `3 o" V
" z0 c, `8 t2 D, T9 f: @8 G: M* `
afor = au(1);
. M( V2 X: S: K }+ g2 C$ o% @- ?ufor = au(2);' X! k! O3 M% P* t4 b% v0 A
ua = au(2)./au(1);
9 N; \/ k. E# D' J" f/ D%afor,ufor,ua
+ v) x- p( [% G7 o) e, |4 Y%输出预测的 a u 和 u/a的值% C% r, c# d8 l5 ^
4 d. S7 C% o% E& D/ n* N1 ^7 }
constant1 = x(1)-ua;6 f6 N% A+ N- K) p. V( ~$ t) |
afor1 = -afor;
- i4 f+ ?. ~( \. l1 I; g, B3 ax1t1 = 'x1(t+1)';+ D# _! c9 R$ ?9 g4 W
estr = 'exp';
6 c( {; W u7 ]* D6 [ \tstr = 't';! t7 I. I* Z1 R7 R+ l5 R/ K$ X
leftbra = '(';
E2 q9 M) S" `rightbra = ')';; A5 `& U( U+ {7 c3 ~2 x
%constant1,afor1,x1t1,estr,tstr,leftbra,rightbra" I+ \$ p% D- F' T% m% I9 d; S
9 K4 \, G$ g4 tstrcat(x1t1,'=',num2str(constant1),estr,leftbra,num2str(afor1),tstr,rightbra,'+',leftbra,num2str(ua),rightbra)
1 p+ K" z% v3 z- f6 ~ d# Q* G%输出时间响应方程
, Z% k& p! k/ k/ N) w2 s
% c6 ~, ?! f; q- u1 M%******************************************************1 M. w( U8 I3 N/ D% |
%二次拟合
* Z F( I( O4 f9 \5 G$ ^8 a; i- g. Q
k2 = 0;: L6 H. B$ v2 _
for y2 = x1
) p0 w0 a2 u }) I8 H k2 = k2 + 1;" V T" Q9 C/ D- d/ u
if k2 > k ' I. Y: b+ i# u6 B7 j
else" Z+ X' a8 P0 \5 E
ze1(k2) = exp(-(k2-1)*afor);
0 J1 k/ m [8 Q( D2 I( l end
) ]9 u7 C6 X E) V) L' Q3 uend- |: C3 g& I0 a1 b' z p
%ze1
2 b; G8 t' P6 f- {+ K) r( b2 V) F& H0 K. ~+ [0 [0 |
sizeze1 = size(ze1,2);
0 O# n4 j7 c- F6 F& [* {z4 = ones(1,sizeze1)';2 [1 ?1 F' Q3 o9 M5 `
G=[ze1' z4];
! y( J+ L% N' I" O, q, tX1 = x1';/ V$ m1 a' d: E& F3 j: k3 f' P/ r. P
au20=inv(G'*G)*G'*X1;
1 e: r3 }" U3 O; ~% v, n nau2 = au20';
4 t) f# W1 k$ b+ f' m9 M3 g c, O%z4,X1,G,au20
, K4 K7 L3 F2 D2 R6 E9 O6 o$ K. a0 `0 W
Aval = au2(1);
) z/ ] W% H' mBval = au2(2);
" d5 I; r, u7 g%Aval,Bval
) [* O$ z. z [( {# q; b E%输出预测的 A,B的值# A9 u0 G8 D7 G
. V8 `$ `' [ d/ y/ E" Hstrcat(x1t1,'=',num2str(Aval),estr,leftbra,num2str(afor1),tstr,rightbra,'+',leftbra,num2str(Bval),rightbra)
3 x6 [, y8 t8 c1 ]/ @ R& n%输出时间响应方程
+ F& A: d' z8 u9 o9 t
9 \$ N b$ Q: e, v9 K: ~+ pnfinal = sizexd2-1 + 1;. n$ K C2 p5 h+ Z5 y: y
%决定预测的步骤数5 这个步骤可以通过函数传入: F' \3 f) r! U- p
) L1 V0 W6 `, H7 d# c%nfinal = sizexd2 - 1 + 1;
, O# m# H# C: w, ~9 O% H4 X; K3 b%预测的步骤数 1 x% s' d# C& ]: b& Q) B1 F! H
# z* s* N* L. n3 S/ k* f2 b+ q
for k3=1:nfinal
& \% v5 S! S) g3 c x3fcast(k3) = constant1*exp(afor1*k3)+ua;6 Q) Y! p+ \4 H' M2 z9 l
end( O6 s4 D* |; y5 j+ g
%x3fcast+ i% P. W$ M; X- d9 o
%一次拟合累加值: g7 F3 _9 q- J9 R$ U7 z5 p9 b
# j6 x- w) U& G2 `for k31=nfinal:-1:09 [$ Z# r6 Y ]
if k31>1# T2 c9 `* t, A% `- v: ?
x31fcast(k31+1) = x3fcast(k31)-x3fcast(k31-1);% b0 c0 s1 ~$ c! z
else/ x, [; H1 Z" H- I. ?& e
if k31>0
) b! }3 w w( B! Y2 i x31fcast(k31+1) = x3fcast(k31)-x(1);% N( y7 D! H# |: U5 o
else( I; C9 H% l; B6 p4 q# Q/ [: F
x31fcast(k31+1) = x(1);
: H6 q3 I. M; A* z' a end8 W. v& ?7 f4 V$ T4 @2 Y+ f
end# `6 \* n( g, n) Y5 w
* a) y! s4 g9 q) iend
0 c8 c- y2 B2 y5 ]/ V4 _x31fcast
' w" W8 W4 l4 S4 s9 Z. i$ g( V%一次拟合预测值; \# i. d9 C+ F9 {8 Z1 P
9 {" u# j1 z9 \" }4 H8 E( [' p) Z) v* w3 f" G$ T
for k4=1:nfinal
9 s1 L6 G- s1 w7 C x4fcast(k4) = Aval*exp(afor1*k4)+Bval;) c$ y0 K: b8 g ~) N
end
/ Z3 \4 v7 i& l# G, \. S8 H%x4fcast4 a ^2 Q8 P$ U: W. r! f3 e
& l% Z* {2 \5 q- y7 t" vfor k41=nfinal:-1:0
+ O( X. w t% f7 m2 n! R/ F7 b( ^ if k41>1
4 Q1 _% t0 k1 d( d7 L x41fcast(k41+1) = x4fcast(k41)-x4fcast(k41-1);7 S7 [) c" |! d; _" D% w8 M3 _
else( K/ v" _) g. e3 C0 ?
if k41>0
$ j2 f2 ^" U0 l+ `" }: F7 v- L! K x41fcast(k41+1) = x4fcast(k41)-x(1);
! @; S6 i5 \& b4 k; L else
2 g/ G$ W- {1 h7 K x41fcast(k41+1) = x(1);
9 v6 l5 }# b$ [6 `$ M) G end
1 {: |% z8 x, Q. j+ K end
5 m) F: ~1 ~& z9 b, v7 S 9 Z% o1 o! o* ]% o9 T
end
& a, G& k" }1 |% p) G. X) `$ U+ xx41fcast,x8 }$ z$ ?# J, _ \9 B3 Z/ }
%二次拟合预测值& H/ A* |6 F" d
" u" P. g4 {. c* s- d/ ^%***精度检验p C************//////////////////////////////////) H7 ^/ r- J8 B% V, N G+ t7 _
k5 = 0;/ b1 A! A, s/ F: k( X2 @
for y5 = x8 p/ Y3 ]* l; u1 D6 U1 L
k5 = k5 + 1;$ q) b: F' i# _0 `/ x+ ?7 ~5 Y1 S
if k5 > sizexd2
4 W- J4 B" A% i5 y& Q( q+ A( n else$ u8 ^* }" X0 d8 k# ]* Y! @! I
err1(k5) = x(k5) - x41fcast(k5); 9 x* H+ X, X( @: [! `. o! t- c; H
end
7 o) y/ h. s4 kend a* a' u% l! K
%err1
. N# L @4 O! S( i) e4 w3 U2 V%绝对误差4 R7 P s/ N1 q
6 K+ C8 ]) u+ x+ J
l0 p( C0 g% l9 axavg = mean(x);4 n- U, W W( {0 ]1 t
%xavg1 }* v% q! V# \& j! W2 `+ R
%x平均值
% j5 s, C2 j) F. C: |7 G+ G5 Z" Y$ T
err1avg = mean(err1);
+ D- [# F* ]" ?- K9 H%err1avg
1 |$ p- L1 J5 P4 o- K" f% i%err1平均值; i. ^& H* o, {' w) U2 U2 i
) c; k% _7 i! a9 C+ ]9 Pk5 = 0;
6 z' G$ {7 y _# Y4 H* j; i- c! Ws1total = 0 ;
' R0 f+ `! D. i. g: y6 h+ ^for y5 = x0 M2 e+ ]" a( H, C7 c8 b$ }
k5 = k5 + 1;
3 x; a6 e5 f6 i' a if k5 > sizexd2 3 J9 A% _) c5 C% R) X, E
else7 j8 o- W2 M) n
s1total = s1total + (x(k5) - xavg)^2; ; u8 C" S/ }+ X4 B4 z2 P- C: a
end
- q' Z2 j- d% e2 n8 tend
: n. p" T+ D& D1 l9 is1suqare = s1total ./ sizexd2;+ z9 g0 @! j2 Y \. x) Y
s1sqrt = sqrt(s1suqare);7 D/ W) l7 y0 W$ @% w8 `0 o
%s1suqare,s1sqrt* r+ n5 ^; l i8 l
%s1suqare 残差数列x的方差 s1sqrt 为x方差的平方根S1
$ s0 `5 n8 h* r9 q% c1 [! t* U6 J" q
k5 = 0;
' i/ G/ C+ ]7 z! f, ~s2total = 0 ;6 _$ s1 H) m5 g0 \8 `6 ~7 u
for y5 = x+ j, j3 y3 f% ^6 l0 m7 H- H; |
k5 = k5 + 1;
5 m, y; v3 j- l4 }4 O if k5 > sizexd2 9 P8 p* c1 N4 _
else
, G- w7 V$ B! U& P s2total = s2total + (err1(k5) - err1avg)^2;
, h& ~/ ]. p0 ^. m; E2 v" v end
! H' I0 c1 ]0 {. R+ |: }end
& W% a# `* M+ Cs2suqare = s2total ./ sizexd2;
2 D5 m" d$ n0 d5 q5 w$ L U%s2suqare 残差数列err1的方差S2/ X& b; Y; k3 Q! Y: j3 \! j
" G) J; }# I4 T# M6 E$ g# S/ L/ ICval = sqrt(s2suqare ./ s1suqare);, [) y: N( B, c$ x% i" F
Cval7 _2 z& h' L+ v* U/ @2 b
%nnn = 0.6745 * s1sqrt
/ e" r% [: X! X! |* Y7 E, Y%Cval C检验值 D# {$ J. X, D% i
3 ^. M/ L' x0 s, b( c6 \# V5 \2 Gk5 = 0;- j2 b1 u: l. ^
pnum = 0 ;
& C) x* g1 w# X& u* ]for y5 = x
9 E/ H |+ I2 w3 N/ V( @( P k5 = k5 + 1;5 f2 P9 w/ o5 W) }' b
if abs( err1(k5) - err1avg ) < 0.6745 * s1sqrt
6 y1 \4 z4 n. Y: T4 @' M8 w9 M# r pnum = pnum + 1;
: D6 R1 g! @/ | %ppp = abs( err1(k5) - err1avg )
3 o9 ]& Y5 a& O! W else
E5 @+ {4 |; ^) w5 @/ y end+ t9 V9 e* E' R3 M4 i0 _- }
end
1 ?" {$ P% [0 ^( c, r+ zpval = pnum ./ sizexd2;
3 _# X* ?& c+ i. [, q- Npval' J7 Q0 T, h7 K3 n
%p检验值* G. V b- o9 Y P( y1 i' V! ^
; I; b) g$ Y4 `3 x$ e%arr1 = x41fcast(1:6)
灰色预测MATLAB程序.txt
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zan
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