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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
    . b! a, [; ~- c/ P( a  R' s+ ~: J
      G( v- ?' \, w# |# L  _" {       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。8 ^9 i8 \) s5 z1 q- O9 l
           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。. w4 r& n( @& O% R
            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...
    $ N( ~2 R' Q+ K, |        首先介绍一下灰色预测:
    ; w+ U2 k. @+ E; c5 s6 S# {        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。5 @& {- }+ A# a' K5 J9 A
           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:
    . N# X+ s9 [: n3 u       (1)累加生成(AGO)         设原始数列为x(0)=(x0(1),x0(2),….x0(n)),令 & v1 T; r& `9 F- h0 v
                                              
    x(1)(k)=∑i=1kx(0)(i),k=1,2,...,n
    - a( s* a3 d3 y$ L6 t" t8 G
                                                    
    x(1)=(x1(1),x1(2),….x1(n))
    ) J( E5 Z- `4 d$ E, L
    8 ]6 ~9 g! E# d8 W  k
    (2)建立微分方程模型                                                  
    dx(1)(t)dt+ax(1)(t)=b
    1 `% {/ N" o, K4 q) N+ M
    01.png
    : O2 R2 I1 N8 ^- n% \+ v/ C

      c: b) Z) W, O(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. b/ f2 ^: E$ I# K' y
                   c
    =[ab]=(BTB)−1BTY
      / m% W7 ^# Q7 C9 G5 ~: {
    (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
    $ F- l9 F( H' _0 q( l) q
    (6)对函数表达式进行离散将二者做差来还原原序列
    6 _- u" l/ u# t" O9 X- F9 n                           
    x^(0)(k+1)=x^(1)(k+1)−x^(1)(k),k=1,2,...,n−1
                * Y5 w& o4 V; a/ }
         (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( j4 U4 \3 e1 Y  E2 [& q
    2. 求原始序列的均值和方差S1
    ( i. H' b; V% W1 f3 M- q3.区域残差 e 的均值及方差S2
    ' f& R! |5 E6 v0 O% `# K& n. A4.计算方差比 C=S2/S1
    / G* @4 h( F  i) k3 B1 y5 R5.求小误差概率 P  @" \: e7 r- N% ~
    6.精度检验表如下:- i( X  l4 l) `. B( P
    04.png

    8 r- E: r4 Y8 L! R; T& b3 b3 x: I4 E: v, V0 U
    05.png
    5 }( h; v9 n& S) K; c

    - U- d' p2 l* x8 K
    6 I. E) |: o3 W8 V: \) g: j8 |代码的话百度我也帮你们准备好了:
    / |* ^, J! d" f, R图片格式,自己抄去
    + `" I7 Q2 {" }3 B: g5 b9 C 06.png * {. \/ ~5 |. M9 m* Z, m
    08.png 7 @0 D# `( {; r0 z7 |

    / o$ G$ Y+ Y7 {) Z2 ]2 \5 \
    ! B) W# ?; ^( g6 x+ ~/ ?
    ' C" J- A! R4 n- W( c) T- [: ^' X0 E! \5 l4 N/ i
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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
    7 d6 ~* p- N# G8 G5 P# q
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