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Apache Commons Math3探索之多項式曲線擬合實現代碼

2024-07-13 10:13:17
字體:
來源:轉載
供稿:網友

上一篇文章我們介紹了Apache Commons Math3學習之數值積分實例代碼,這里給大家分享math3多項式曲線擬合的相關內容,具體如下。

多項式曲線擬合:org.apache.commons.math3.fitting.PolynomialCurveFitter類。

用法示例代碼:

// ... 創建并初始化輸入數據: double[] x = new double[...]; double[] y = new double[...]; 將原始的x-y數據序列合成帶權重的觀察點數據序列: WeightedObservedPoints points = new WeightedObservedPoints(); // 將x-y數據元素調用points.add(x[i], y[i])加入到觀察點序列中 // ... PolynomialCurveFitter fitter = PolynomialCurveFitter.create(degree);  // degree 指定多項式階數 double[] result = fitter.fit(points.toList());  // 曲線擬合,結果保存于雙精度數組中,由常數項至最高次冪系數排列 

首先要準備好待擬合的曲線數據x和y,這是兩個double數組,然后把這兩個數組合并到WeightedObservedPoints對象實例中,可以調用WeightedObservedPoints.add(x[i], y[i])將x和y序列中的數據逐個添加到觀察點序列對象中。隨后創建PolynomialCurveFitter對象,創建時要指定擬合多項式的階數,注意階數要選擇適當,不是越高越好,否則擬合誤差會很大。最后調用PolynomialCurveFitter的fit方法即可完成多項式曲線擬合,fit方法的參數通過WeightedObservedPoints.toList()獲得。擬合結果通過一個double數組返回,按元素順序依次是常數項、一次項、二次項、……。

完整的演示代碼如下:

interface TestCase {   public Object run(List<Object> params) throws Exception;   public List<Object> getParams();   public void printResult(Object result); } class CalcCurveFitting implements TestCase {   public CalcCurveFitting()   {    System.out.print("本算例用于計算多項式曲線擬合。正在初始化 計算數據(" + arrayLength + "點, " + degree + "階)... ...");    inputDataX = new double[arrayLength];    //   inputDataX = new double[] {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7};    inputDataY = new double[inputDataX.length];    double[] factor = new double[degree + 1];  // N階多項式會有N+1個系數,其中之一為常數項    for(int index = 0; index < factor.length; index ++)    {      factor[index] = index + 1;    }    for(int index = 0; index < inputDataY.length; index ++)    {      inputDataX[index] = index * 0.00001;      inputDataY[index] = calcPoly(inputDataX[index], factor);  // y = sum(x[n) * fact[n])      // System.out.print(inputDataY[index] + ", ");    }    points = new WeightedObservedPoints();    for(int index = 0; index < inputDataX.length; index ++)    {      points.add(inputDataX[index], inputDataY[index]);    }    System.out.println("初始化完成");   }   @Override   public List<Object> getParams()   {    List<Object> params = new ArrayList<Object>();    params.add(points);    return params;   }   @Override   public Object run(List<Object> params) throws Exception   {    PolynomialCurveFitter fitter = PolynomialCurveFitter.create(degree);    WeightedObservedPoints points = (WeightedObservedPoints)params.get(0);    double[] result = fitter.fit(points.toList());    return result;   }   @Override   public void printResult(Object result)   {    for(double data : (double[])result)    {      System.out.println(data);    }   }   private double calcPoly(double x, double[] factor)   {    double y = 0;    for(int deg = 0; deg < factor.length; deg ++)    {      y += Math.pow(x, deg) * factor[deg];    }    return y;   }   private double[] inputDataX = null;   private double[] inputDataY = null;   private WeightedObservedPoints points = null;   private final int arrayLength = 200000;   private final int degree = 5;  // 階數 } public class TimeCostCalculator {   public TimeCostCalculator()   {   }   /**   * 計算指定對象的運行時間開銷。   *   * @param testCase 指定被測對象。   * @return 返回sub.run的時間開銷,單位為s。   * @throws Exception   */   public double calcTimeCost(TestCase testCase) throws Exception   {    List<Object> params = testCase.getParams();    long startTime = System.nanoTime();    Object result = testCase.run(params);    long stopTime = System.nanoTime();    testCase.printResult(result);    System.out.println("start: " + startTime + " / stop: " + stopTime);    double timeCost = (stopTime - startTime) * 1.0e-9;    return timeCost;   }   public static void main(String[] args) throws Exception   {    TimeCostCalculator tcc = new TimeCostCalculator();    double timeCost;    System.out.println("--------------------------------------------------------------------------");    timeCost = tcc.calcTimeCost(new CalcCurveFitting());    System.out.println("time cost is: " + timeCost + "s");    System.out.println("--------------------------------------------------------------------------");   } } 

總結

以上就是本文關于Apache Commons Math3探索之多項式曲線擬合實現代碼的全部內容,希望對大家有所幫助。有什么問題可以隨時留言,小編會及時回復大家。下面推薦幾本Java方面的書籍,供大家學習,免費的哦。


注:相關教程知識閱讀請移步到JAVA教程頻道。
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