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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
    2 y! W$ d+ e3 _4 T* F1 N1 }% y# P! g  \/ Q" S" c8 m9 c4 I, q9 u
           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。( a9 I) A$ y. S3 Y  K
           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。- @2 R, c- H# u7 E6 T& m. w9 [; d$ C
            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...
    ' e* `: f* h. l0 A2 @) T$ H        首先介绍一下灰色预测:
    " B* I/ ~) c0 x6 J. u        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。1 ~0 e1 b7 L; ?' S. _
           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:" a  i! y+ z  t, a9 l( S
           (1)累加生成(AGO)         设原始数列为x(0)=(x0(1),x0(2),….x0(n)),令
    , o# H3 k1 _' Q                                          
    x(1)(k)=∑i=1kx(0)(i),k=1,2,...,n

    & y' ]* Q4 _; R; v  r9 F4 Q                                                
    x(1)=(x1(1),x1(2),….x1(n))
    , F/ Q" p7 V5 x5 m
    % k8 X9 z4 w/ c. U3 f( `0 I
    (2)建立微分方程模型                                                  
    dx(1)(t)dt+ax(1)(t)=b

    ) d. Z: F' F) Y9 u
    01.png
    $ w0 n  q! l$ i$ v- i

    / j6 M1 t  B" i4 g(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
    6 M, W/ R* x1 c0 r: {% G9 `               c
    =[ab]=(BTB)−1BTY
      
    * s; U' [. Q, L& l(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
    ! J: R* D0 E) A# h+ }
    (6)对函数表达式进行离散将二者做差来还原原序列
    0 D* j) U+ f  ~0 `) ~( A* I- u                           
    x^(0)(k+1)=x^(1)(k+1)−x^(1)(k),k=1,2,...,n−1
                
    , [; ~, _6 r) x- x     (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
    0 n% I$ j! H8 X( w0 t8 T! A2 ^5 S6 U2. 求原始序列的均值和方差S1
    ! t) \9 W4 P& }* [9 T' y. N3.区域残差 e 的均值及方差S2
    $ A3 j/ g# e3 V; A! V4.计算方差比 C=S2/S1) M7 q6 ]6 ^) c4 m# [3 Y4 n
    5.求小误差概率 P
    : H; g/ O# D- U% w6.精度检验表如下:
    . y% q! a+ \2 D. [8 o' ?
    04.png
    : V- @8 }: G" S0 X3 z0 ^

    . D  v0 y% ]: Z$ K. A$ W/ D# ~" K
    05.png

    . q2 w' ^$ a9 g3 \! B2 |$ ~4 Q  C) b9 ^

    4 u4 w0 @9 \$ H. E# J7 E' w代码的话百度我也帮你们准备好了:! q& C& H+ s# m# n
    图片格式,自己抄去7 S' B" s4 b8 W2 m
    06.png
    ! v8 v, |; x5 K4 j0 \- q9 J( S 08.png ) \2 q( k3 U) m. ~; p6 s8 H/ B9 Y: a

    8 ^' z& |' T9 J2 C& d5 W0 E
    8 z4 Q4 J" X/ J( t0 E+ E) D& S' Q6 r* [* w* N; j2 M+ G) C- }6 t$ X5 j
    0 ]7 \  [  q4 K; B8 \
    zan
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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
    2 @0 b, M  m& P
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