使用python實驗pca

2021-08-17 18:11:00 字數 1331 閱讀 5571

pca的基礎知識請參考《a tutorial on principal component analysis》,這裡記錄一下使用python實現pca實驗過程

新建乙個x向量,引數10為正態分佈的標準差,0為均值,100為向量長度

x=np.random.normal(0,10,100)
新建乙個雜訊noise

noise=np.random.normal(0,4,100)
新建乙個y

y=5*x+3.3+noise
組合起來得到資料集x

x=np.vstack((x,y))
繪製出來看看

下面我們需要計算該資料集的協方差:

a=np.cov(x)
np.cov這個函式預設資料集是列向量,首先會對所有特徵減去均值,再求np.dot(x,x.t),再除n-1,得到:

array([[  110.93271433,   555.42677191],

[ 555.42677191, 2794.35288558]])

對角線上的元素的特徵自身的方差,因為x的第乙個特徵x的標準差是10,方差10*10=100,x的第二個特徵y的標準差是25*100=2500,可以看到上面這個協方差對角元素還是跟這兩個理論值接近的

接下來求協方差的特徵分解:

a,b=np.linalg.eig(a)
得到a,對應兩個特徵值

array([  5.11658217e-01,   2.90477394e+03])
b,兩個特徵向量

array([[-0.98080561, -0.19498807],

[ 0.19498807, -0.98080561]])

發現第二個特徵值是第乙個的幾百倍,對應圖上的點主方向,另外乙個對應主方向的垂直方向,檢查b的第二列發現這個方向也是資料點分布的主方向

最後進行變換

np.dot(b[:,1].reshape(1,-1),x)
這裡只取乙個主分量,因為y確實是依賴x得出來的,y=px,p=e.t

完畢!

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