最小二乘法(4)

2021-07-04 22:18:15 字數 1896 閱讀 6299

最近在看bishop的pattern recognition and machine learning,裡面講的多項式擬合非常透徹,所以根據該書中的例子再對這個方面進行擴充。

首先我們隨機取

由圖可知,當k=1時,擬合的效果是非常差的,而當k=3時,擬合得到的曲線就比較接近

在實際情況中,我們獲得的訊號往往是帶有雜訊的,所以如果我們對得到的資料完全擬合,那麼就會引入雜訊,這是不能接受的。我們可以從root-mean-square(rms)error來判斷擬合的結果的好壞。

隨機取計算得到的曲線100個點,計算其e(rms)(為了計算方便,tn直接取sin上面的點),得到當k=3時,e(rms)=0.2844,而當k=12時,e(rms)=9.9938。更直觀的,當k=3時,w=[0.1664,8.4490,-26.5924,17,9262],當k=12時,w=[-269.6461, 13129.8357, -244471.6788 . . .],可以看出當k過大時,其對應的係數會變得非常大,在影象的體現為劇烈波動。因此為了避免這種情況的發生,學者們加入了乙個正則項來約束w中值得大小

具體求解也是對w求導,其中lambda決定了這個正則項在公式中的重要程度,具體選擇方法可以參見上文提到的prml,這裡就不做**實驗了。

最後附上**,**沒有經過仔細的檢查,裡面的變數也不是很規範,如果裡面有何錯誤,請大家指出來。

clc;

clear;

num=20;

x=rand(1,num);

y=;for i=1:size(x,2)

y=[y, sin(2*3.14*x(i))];

endyn = awgn(y,10,'measured');

i=ones(1,num);

x=[i; x; x.^2; x.^3];

y=yn;

a=y/x;

y2=a(1)+a(2)*x+a(3)*x.^2+a(4)*x.^3;

x_test=rand(1,100);

y_test=;

y_test_ori=;

for i=1:size(x_test,2)

y_test_ori=[y_test_ori, sin(2*3.14*x_test(i))];

y_test=[y_test, (a(1)+a(2)*x_test(i)+a(3)*x_test(i)^2+a(4)*x_test(i)^3)];

end% y_test_ori_n = awgn(y_test_ori,10,'measured');

y_test=y_test-y_test_ori;

y_train=y-y2;

e_test=sqrt(sum(y_test.^2)/100);

e_train=sqrt(sum(y_train.^2)/10);

figure;

set(0,'defaultfigurecolor','w')

[a,b]=sort(x);

plot(a,y2(b),'b');

hold on;

scatter(x,yn,'r');

hold on;

x_ori=0:0.01:1;

y1=sin(2*3.14*x_ori);

plot(x_ori,y1,'g');

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