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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
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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:) `, ]. U3 h5 u$ s8 Z, Y8 Z
* i! O3 k4 t! S2 X" x  c
1.函数定义:; D7 S( q1 W% K: s
0 s4 i$ z( o: w& ]9 s

# b0 Y9 n& q% Y6 V) 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。
/ L3 i) p$ `: S* S' h+ J) P( u
7 T2 t! [9 v+ ]  d
6 z$ g0 d/ c& ^) ?; E. U! i3.数据读取与标准化:( G4 |% \6 @5 s) P

" h% O8 g0 Q  x0 D; P) T7 |3 r2 C+ Y: G9 u' w
4.将原始数据raw_data赋值给变量A。9 q' K% Z; t' l, L2 n9 e! v
5.获取数据矩阵的尺寸,其中a表示行数,b表示列数。% _) W5 ?5 a- s2 e0 J! d6 c
6.创建一个与原始数据大小相同的零矩阵SA。5 Q- q" G3 t  v: w
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 d3 F% S( t1 G) Z: L
) d3 K5 d9 a. C. n

, K, |. u/ Y% R* W+ o8.求解相关系数:- Y' G5 c0 s$ U. Z, v
! v/ M4 A9 l/ N% m! f) _  N+ g
" T0 {  p5 S8 \9 N5 F/ j6 R
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。
# r- N' h! q7 H0 U/ Y! X. T  ~6 O4 Y) A6 T7 |6 D' Q

5 {7 d  c# i( p& e; G6 w10.计算特征值和特征向量:
0 n4 X  q9 P: I4 b
; f8 e8 L' ~9 H8 o5 \5 M% d% I$ Z: z; n6 W' ~; |& n
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。2 w" }6 b  c; B- @

. s1 T' [& L' ]5 B3 V
: F1 b* k7 _; D8 ?12.提取特征值和计算贡献率:
, n- b) ?* Y% i0 Y& ]% _
. E& p. W" g6 h$ _2 ]1 e
; D* L0 Y0 l1 Q- _: |/ K8 a0 D1 I' L. N13.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。; p6 a( [* N' @/ m1 U
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。
% v# i8 ^. {  T0 w8 X8 y( J# d+ |15.对DS按照第一列的值进行从大到小排序。# s4 L6 C1 s2 W( Q: [% N
16.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。. n/ L6 J  T1 r) K- k
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。" B, H" h8 Z+ U, s1 v

' E7 l" E/ Z. D$ t0 {2 S' s- J: g& j; Q/ {! E6 E8 r
18.确定保留主成分的数量:
: ~- A- ]$ e1 E6 P# e
$ X+ G, `5 U* n' F: S
' f$ y( L9 j2 v  @: g, p19.找到累计贡献率大于等于设定的保留率T的索引位置。
/ c% I  g  M+ M8 }8 i0 B3 u( [20.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。
! \& `+ o4 g9 _; h5 H/ G5 N0 E: m, j# Q" J0 b
4 k- D2 [+ C$ {: ]; b9 }  d" U
21.提取主成分对应的特征向量:) d/ b0 o1 Q. E! v% A9 V. n

2 w8 |( H+ _) T0 d' u5 X) n  |" o% a5 e% m0 w' E8 `& C& T
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。
8 w. A2 _5 ~& c5 n0 `9 Q' a! X1 E7 c$ N5 K: K

$ P. D8 z1 O9 N1 W' L+ S$ x! M23.计算在主成分上的数据得分:1 E5 h4 I- H4 X' l7 z' A
! O6 X7 }# u/ d* A) Y$ |, j
4 W- N4 M2 P  f1 j1 P. M
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。
0 A! X5 _& u, J9 U  _7 n: c! ?. O& _* G# N" r6 `6 d: J' _3 k- A
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。
+ q: J/ m' ^& o  |# |( h7 g8 ?/ F' j' R3 O9 ~3 i
# u4 A# I( `7 C8 W

( K+ |) {: S1 t
( h& v8 h1 s2 r: S/ ?. ?2 P! r# P

PCA.m

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