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主成分分析(PCA)进行特征提取

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发表于 2023-8-20 17:19 |只看该作者 |倒序浏览
|招呼Ta 关注Ta
这段代码实现了主成分分析(PCA)的数据得分计算和特征向量提取。下面是代码的解释:, y$ }/ X; K' f) m. y9 H
0 r( Q; g( @, @
1.函数定义:
0 r$ `0 o7 \8 M% ?( y7 w' o7 c6 _4 V3 ]' P* I; K

7 \2 h) Z; f: A$ f& s0 q" s" p- N2.函数名为PCA,接受两个输入参数:raw_data(原始数据)和T(保留率),并返回新数据。
) [8 s1 U6 A/ e
" h! G, p! X( {- U* {
$ |& R9 @& |! H) w; X5 B3.数据读取与标准化:
2 @) C6 P2 D/ H0 H, p7 a7 q2 o6 E' L0 t: |6 K$ @" e$ H
5 L- M9 {( M0 R
4.将原始数据raw_data赋值给变量A。& m* L( D+ G1 D3 y$ k( l# k
5.获取数据矩阵的尺寸,其中a表示行数,b表示列数。
3 S; |" B7 W4 a. |  o6.创建一个与原始数据大小相同的零矩阵SA。+ M* }- n" B6 }8 W/ E1 {
7.使用循环将数据按列进行放置,并进行标准化(归一化),即将每列数据减去该列的均值,再除以该列的标准差。
9 w" W+ F9 l: \9 `4 K- j$ C! w3 ~+ X8 H2 ?  w2 p
* o1 |7 C& j0 g0 d  l/ c8 X  ^
8.求解相关系数:" J- e9 e8 r6 f) D) c! H1 E
( Z2 a: [: r5 M4 o4 K& ~$ K* ?
, y* X( w, |1 j1 \+ Z
9.使用corrcoef函数计算归一化后的数据矩阵SA的相关系数矩阵CM。
$ |$ `- T. V2 y. L8 o0 |5 h' z' }% E

; F5 C. D+ I$ W/ B) ?, z3 {10.计算特征值和特征向量:
, v& {5 q9 H. ?% v: n- u+ M+ r" \9 ?- T  p

% t3 X( L, n3 a: B; U0 t9 W5 B# g% \11.使用eig函数对相关系数矩阵CM进行特征值分解,得到特征向量矩阵V和特征值矩阵D。
" \* `4 G" y) |$ n
' N) s# T- d) E' l) V' _( h9 @9 I; X' C! d, y2 i  B: F: p
12.提取特征值和计算贡献率:) y2 W, L0 Q( V+ O+ A

. C1 l' a) v' M, @  d* V
6 u- y) u& a/ w1 g2 o% f2 Q13.创建一个零矩阵DS,其大小为b x 3,其中b为特征值矩阵D的列数。8 K# z" h/ S$ A6 Z6 b
14.将特征值矩阵D的对角线元素(特征值)赋值给DS的第一列。
8 c# N  Q, V& X# Y7 P6 P15.对DS按照第一列的值进行从大到小排序。
2 q% d( O4 I3 @! ^$ a9 J, [% S; ^6 B16.计算特征值的贡献率,将特征值除以所有特征值的和,并将结果赋值给DS的第二列。
8 r9 q# Q; Q$ [17.计算特征值的累计贡献率,对贡献率列进行累加,并将结果赋值给DS的第三列。
2 a4 f8 E$ _2 t9 r4 n" o! }) Q! Y8 @9 e, F; ^) l) u

, s; a. G, f# S% U. N# g18.确定保留主成分的数量:9 Z0 [% _, y, X7 K1 |0 H1 K) Z
, o: Q9 o* a. J: I* H% S: q

" b) W4 Y0 e2 g1 k+ z19.找到累计贡献率大于等于设定的保留率T的索引位置。
# w4 I4 T) K1 X% P7 k20.提取第一个满足条件的索引(最小的保留主成分数量)并赋值给变量Com_num。, s0 W; e6 P, n* t

/ ?3 t$ R6 q+ I5 d9 P+ A7 ]0 G" e9 A  v- p; n
21.提取主成分对应的特征向量:
! _: a) ?/ L/ M! Q" e% G( h
+ z5 p: o* p/ j; a7 D3 v) q  N1 E6 M) P; ^0 p  B9 i% W# x3 ~7 O
22.将特征向量矩阵V的最后Com_num列反转(从最后一列开始取),得到主成分对应的特征向量矩阵PV。
3 g4 D$ F" d% B% E. B" R' p" T! v3 b2 h3 G% t! U

6 _" H& j3 r  B23.计算在主成分上的数据得分:: o+ u+ ?5 |4 q' l

! v  x  s' d! y8 m8 k- S$ _+ N7 ^7 _' e' O+ A
24.将归一化后的数据矩阵SA与主成分特征向量矩阵PV相乘,得到在主成分上的数据得分矩阵data。
! L3 M7 ^% B5 @" w
. K, \7 X6 R0 q2 ]- S# H, t1 T# F该函数的作用是对原始数据进行主成分分析,并返回在主成分上的数据得分矩阵。主成分分析用于降维和数据探索,它将原始数据转换为一组新的线性维度,其中每个维度都是原始数据维度的线性组合。这些新的维度(主成分)根据特征值的贡献率进行排序,保留贡献率较高的主成分。
! I# ~9 R$ h) f* }" C2 j& p; r: h) y* Q) @. F$ [
7 O0 j0 j: R8 F& i2 H
; O% ^  z, F- L. \6 P; B; V; A
2 ?; H) b9 Q9 S1 |# \  x& b; V

1 _, O: H9 d1 X- n  L

PCA.m

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