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MATLAB实现最小二乘法 - Aaron12

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MATLAB实现最小二乘法

 MATLAB实现

例一:时间与位移的关系

% 小车时间(xi)和位移关系(yi)关系
x = [0 1 2 3 4 5 6  7  8  9];
y = [0 2 4 7 8 9 12 14 15 18];
%{
    subplot(m,n,p) 其中前两个参数 m,n是指将你的图分成 m*n个栅格,
    每个栅格用 p 来编号,而编号是按行(横着)编号的,所以,当 m = 2,n = 2时编号规则为
        1 | 2
        ------
        3 | 4
    所以subplot(2,2,[1 3]),就说明你这一个子图占据的是 1, 3两个栅格,
    而subplot(2,2,2)说明子图仅占据第2个栅格.
%}
subplot(1,2,1);
plot(x,y,\'o\');
% 图形的一些设置
xlabel(\'时间(秒)\');
ylabel(\'位移(米)\');
title(\'原始数据离散点\')  
%{
    grid on:是打开网格
    grid off:是关闭网格
    而grid是切换两种状态,如果在grid off的状态下,输入grid,相当于grid on
    相反,如果在grid on状态下输入grid 等价于grid off
%}
grid on
%{
    polyfit函数是matlab中用于进行曲线拟合的一个函数。其数学基础是最小二乘法曲线拟合原理。
    曲线拟合:已知离散点上的数据集,即已知在点集上的函数值,构造一个解析函数(其图形为一曲线)使在原离散点上尽可能接近给定的值。
    调用方法:polyfit(x,y,n)。用多项式求过已知点的表达式,
        其中x为源数据点对应的横坐标,可为行向量、矩阵;
            y为源数据点对应的纵坐标,可为行向量、矩阵;
            n为你要拟合的阶数,一阶直线拟合,二阶抛物线拟合,并非阶次越高越好,看拟合情况而定。
    多项式在x处的值y可用下面程序计算:y=polyval(a,x,m)
%}
p = polyfit(x,y,1)
% 0:0.01:9    起始为0,终点为9,步长0.01
x1 = 0:0.01:9;
y1 = polyval(p,x1);
x2 = 0:0.01:9;
%{
    MATLAB中的插值函数为interp1,其调用格式为:  yi= interp1(x,y,xi,\'method\')           
    其中x,y为插值点,yi为在被插值点xi处的插值结果;x,y为向量, 
    \'method\'表示采用的插值方法,MATLAB提供的插值方法有几种: 
        \'nearest\'是最邻近插值, \'linear\'线性插值; \'spline\'三次样条插值; \'pchip\'立方插值.缺省时表示线性插值
    注意:所有的插值方法都要求x是单调的,并且xi不能够超过x的范围。
%}
y2 = interp1(x,y,x2,\'spline\');
subplot(1,2,2);
plot(x1,y1,\'k\',x2,y2,\'r\');
xlabel(\'时间(秒)\');
ylabel(\'位移(米)\');
title(\'黑线为最小二乘法拟合,红色为插值法拟合\')  
grid on

例二:温度与时间的关系

%{
    例如:对某日隔两小时测一次气温。设时间为ti,气温为Ci,i = 024,…,24。数据如下:

                    表2 温度(Ci)随时间(ti)变化关系
    -----------------------------------------------------------
    ti      0    2   4    6   8    10  12    14  16    18  20    22  24
    -----------------------------------------------------------
    ci      15  14  14  16  20  23  28  27  26  25  22  18  16
    -----------------------------------------------------------
%}
x = [0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24]
y = [15 14 14 16 20 23 26 27 26 25 22 18 16]
plot(x,y,\'o\')
grid on
%{
    hold on 和hold off,是相对使用的
    前者的意思是,你在当前图的轴(坐标系)中画了一幅图,再画另一幅图时,原来的图还在,与新图共存,都看得到
    后者表达的是,你在当前图的轴(坐标系)中画了一幅图,此时,状态是hold off,则再画另一幅图时,
    原来的图就看不到了,在轴上绘制的是新图,原图被替换了
%}
hold on

% 三阶拟合  得到的 p = -0.0061    0.1474   -0.0246   13.7390是个多项式的系数
% 即拟合的曲线y = -0.0061*x3 + 0.1474*x2 - 0.0246*x + 13.7390 (其中x3表示x的3次方,x2同理)
p = polyfit(x,y,3)
x1 = 0:0.01:24
y1 = polyval(p,x1)
plot(x1,y1,\'r\')
% axis坐标轴范围设置
axis([0 24 12 28])
xlabel(\'温度(度)\');
ylabel(\'时间(点)\');
title(\'温度变化图\',\'position\', [18,10])  

 


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