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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:
! A- v6 _% s- u, h. D0 l2 }- M% V7 D' M6 f4 T" a
1.函数定义:" [$ z# \1 s8 [8 T) |; _+ M
, e8 p0 N, M& |" a; M8 A7 N: w
; O+ }' p* q  C; e. d0 ?/ I
2.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。0 N1 D/ l1 x3 ^) n. F' L) l5 e

( e. W* E$ |3 f1 s& z5 E& }1 Y" w( W( R7 _1 d# i
3.数据读取与标准化:! Z2 T% B! U( j4 d- b

& q; f6 `9 _+ K! J0 ^- @- o. q+ W' c9 Y
4.将原始数据raw_data赋值给变量A。$ k5 H( j/ V. ]1 {
5.获取数据矩阵的尺寸,其中a表示行数,b表示列数。  c! k- W$ q- r: w; N
6.创建一个与原始数据大小相同的零矩阵SA。* S0 j) x2 {) U& [
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。: K* j0 e. B' f8 M' J
; y  D: g& ]! o! W! }6 q$ ~# A! p

$ D* k% W  I  \: N$ _" X) Y8.求解相关系数:
' y/ J1 W+ t3 `3 O$ l5 s' U, S3 k& N0 }; b; W7 h

) N0 t! Q7 I; p8 f1 L& P6 C9.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。
+ Q3 }9 I% U' ~% Y* e) }: F* U0 K' y, W( i; v
7 B+ J: H7 m' H2 j! t
10.计算特征值和特征向量:
; ^  Q( {# I" ^5 U" u* o( \0 U& {. H, v5 j8 r* r" V; C, e

3 U3 u) f! k3 k7 ^. D" l" E11.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。
. g4 L) }+ P! o: c; S- X* \( Y  A9 ~5 D* x
- n  x4 N1 x( w) ^2 Y. \. v
12.提取特征值和计算贡献率:
  m0 X8 }0 U2 K9 p- t# V) n+ ^2 Z) ]) d8 b! n' X& W' y
1 g. K7 y# z: ^/ Q4 Q' D1 ~7 F
13.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。0 C, e3 A8 a; p/ Q) 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。% V0 z* L# B. C( q; C. j. u
15.对DS按照第一列的值进行从大到小排序。
, K0 t. e: W$ u/ x16.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。
6 _; ?6 Q+ G. U- A) z4 |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。+ N7 p5 p1 d4 f% V5 p) Z3 H. @
! i; S% ?4 a7 O2 a* r- T( l
* z7 z9 X$ A6 i+ b* C' p" }
18.确定保留主成分的数量:
! t4 o! k/ _* o% T5 S7 z$ p2 {- N
8 C+ r8 }0 h1 W9 M5 z
: T0 f. f8 O6 A19.找到累计贡献率大于等于设定的保留率T的索引位置。1 s" E& f( q' n+ }' i/ t- T
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。
, G" F3 Z0 n" f. W
7 v  R( p% O) j3 Q1 ^4 ~0 P
9 u' a% V  u9 B0 a3 V1 S* v21.提取主成分对应的特征向量:
6 B) V3 Q" w& P4 |4 U7 Y* {: }3 z3 E# V, T1 R& @
2 N) r# ?7 n- q! G6 u
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。6 z* o- W: T. n9 ]) }; m6 |
- Q1 o8 P. H+ B# x' c9 `

+ }: L) e( P; [23.计算在主成分上的数据得分:! H! `0 A8 J3 x# a! L; W
& v2 Y/ j# a8 F$ \
' v) Z; a  o( o
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。  N8 b  e8 u* f6 H$ U
# Y& r# Z, ]/ }) h& L+ H
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。3 i. J! \, N3 F4 K
+ G5 r# e$ ?+ s' h- I8 R4 O

# g/ j' N6 T3 m+ c- }0 q# h8 X' W' c6 y6 |0 ^0 H7 C

4 }$ H2 k' T, {7 L7 S( y; _
" }' H+ I3 n5 m; y' _  }# d

PCA.m

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