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使用 numpy 包进行最小二乘拟合

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发表于 2024-3-15 11:01 |只看该作者 |倒序浏览
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1.使用 np.polyfit() 函数对数据进行多项式拟合,分别拟合为一次、二次和三次多项式,得到拟合系数。% O6 K# _! d/ }1 O9 \
2.使用 np.poly1d() 函数根据拟合系数创建多项式对象。
6 M5 u: A- {$ @7 ^3.打印出三个多项式对象。
% x* L0 L8 `1 V* S6 A4.生成一组新的 x 值,在指定范围内均匀分布。1 F3 ~2 x, G5 e9 U
5.使用多项式对象计算对应的 y 值。- u  e7 S8 u: D5 y* s
6.使用 plt.scatter() 绘制原始数据点,使用 plt.plot() 绘制拟合曲线,并添加图例。5 ?0 ?( |& e, U
7.最后,显示图形。
5 b# m4 j2 n, \) b2 i" `8 I" v1 e" M+ `
这段代码将原始数据拟合为一次、二次和三次多项式,并在同一图中展示了拟合曲线。, A% o6 _1 L: J9 e; V9 M
当你执行这段代码时,它会进行以下操作:" j5 k* y& V! o: j9 u0 Q

% [' O6 ]1 Z* r3 L! Y1.导入所需库:
  1. , a\" z\" O0 o' W( u% l- N. ]% g- e; \
  2.    import matplotlib.pyplot as plt
      E/ G' n+ A9 |$ [
  3.    import numpy as np
    1 ]9 I9 o0 i: |% H, C, L- C2 V+ R
复制代码
2.定义源数据:
  1. ( d4 M* Y. t6 n- s, I9 O3 g8 D
  2.    x = np.array([1, 2, 3, 4]); c5 B# X/ s' Y  F5 |( T2 U* N# {
  3.    y = np.array([4, 10, 18, 26])
    2 v: a0 o0 P7 E: v  N2 G
复制代码
这里 x 和 y 分别是输入数据的 x 和 y 值,用于进行多项式拟合。
* a2 Y2 {5 ~! u% O" a6 ]. l
- v( _, o  S( f( `6 Y3.多项式拟合:
  1.    z1 = np.polyfit(x, y, 1)  A9 M- _+ }9 E4 E  w, d
  2.    z2 = np.polyfit(x, y, 2)! f9 t0 @4 [2 w) c8 v+ ~  ~
  3.    z3 = np.polyfit(x, y, 3)
复制代码
使用 np.polyfit() 函数对数据进行多项式拟合,分别拟合为一次、二次和三次多项式,并返回拟合系数。
; U/ c, \8 _( Z- |
* e3 F: Q* |8 b# o& A. j4.创建多项式对象:
  1.    p1 = np.poly1d(z1)* w' v: R' T! `! G( b$ d
  2.    p2 = np.poly1d(z2)- e' @+ Z4 x! n1 n5 W! }, C+ v( m
  3.    p3 = np.poly1d(z3)
    ( W% ^+ R- ~9 E: \$ F
复制代码
使用 np.poly1d() 函数根据拟合系数创建多项式对象,这样可以方便地对多项式进行计算。
- W% T: a& y+ S/ t' l7 M- r2 I- z9 i6 S7 M8 @( {
5.打印多项式对象:
  1.    print('p1 =\n', p1)- L3 L6 p. w+ e+ E5 O: p/ p5 v6 f5 ?
  2.    print('p2 =\n', p2)4 s, x6 \$ @/ w& O9 x6 P7 H% [9 @
  3.    print('p3 =\n', p3)& w- o' A4 V; w7 d2 _+ C7 S% U6 Q6 B
复制代码
打印出三个多项式对象,分别对应一次、二次和三次多项式。6 U7 ~+ h3 f  ]. k$ M- u4 L& G
+ A3 V$ o9 s9 Z$ ?" [6 }
6.生成新的 x 值:
  1.    x1 = np.linspace(-2, 7, 100)
复制代码
使用 np.linspace() 函数生成了一组新的 x 值,在范围从 -2 到 7 之间均匀分布,用于绘制拟合曲线。9 }# U" p' k( K
. B5 o! c3 f  @$ N4 x" u& g+ {5 j' @
7.计算对应的 y 值:
  1.    y1 = p1(x1)5 Z4 Z3 l\" |  q9 E
  2.    y2 = p2(x1)  N  @+ R3 l; \% m7 N
  3.    y3 = p3(x1)
复制代码
使用多项式对象 p1、p2 和 p3 计算了对应于新 x 值的 y 值。/ K* U3 l6 V- _7 O! b! H
- Y4 Z- B1 _& [' Q$ v
8.绘制图形:
  1.    plt.scatter(x, y)! t! W2 q' ~) H4 T
  2.    plt.plot(x1, y1, label='linear')# |; I6 v* B/ y
  3.    plt.plot(x1, y2, label='quadratic')
  4. ; M3 e4 u- C% c: K: X+ w\\" u
  5.    plt.plot(x1, y3, label='cubic')& ~' d6 L0 @, i
  6.    plt.legend()
使用 plt.scatter() 绘制原始数据点,使用 plt.plot() 绘制拟合曲线,并添加图例,标记不同曲线对应的多项式阶数。9 D* ~! B7 E( E1 O7 `' u5 f
- K' t; R( }; m8 ^" b
9.显示图形:
  1.    plt.show()
复制代码
最后,显示绘制的图形。3 ?7 j  |1 ~. `+ [
这样,你就能够看到原始数据点以及拟合的一次、二次和三次多项式曲线,并对其进行比较。7 h) N7 B. B; z' _
4 s0 j" m6 ?# t

- J5 y1 E6 {) a  A( [4 O# g3 {/ U% {' p$ j( F! h/ j

09.least_square_fitting.py

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