使用JAVA手写一元线性回归算法 |
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一元线性回归算法简介
模型原理
一元线性回归是一种用于建立和预测变量之间线性关系的统计模型。这个模型假设自变量(x)和因变量(y)之间存在着线性关系,用数学公式表示为 y = m x + b y = mx + b y=mx+b 其中 y 是因变量,x 是自变量,m 是斜率,b 是截距。 在一元线性回归中,通过给定的自变量 x 的值,利用已知数据集合拟合出最佳的直线方程,从而根据 x 预测对应的 y 值。 回归分析通常包括确定最佳拟合直线的斜率和截距,以及评估模型的拟合度。这样的模型允许我们了解自变量和因变量之间的关系,并且可以用于预测新的因变量取值。 生产使用相关库在实际生产中可以选择包括 Apache Commons Math、Weka、Jama、 Smile 等库,他们都提供了对一元线性回归和其他统计分析方法的支持,本文将简单手写一元线性回归的实现过程,帮助理解完整的一元线性回归的实现原理。 本次代码实现及原理 初始化数组在本次实现中,本文将定义输入值为两列数组,用SimpleLinearRegression类构造函数,用于初始化x和y数组。 private double[] x; private double[] y; public SimpleLinearRegression(double[] x, double[] y) { this.x = x; this.y = y; } 计算协方差在一元线性回归中,计算协方差是为了确定自变量与因变量之间的线性关系强度,并进一步计算出回归直线的斜率。 calculateCovariance()方法用于计算两个变量之间的协方差。协方差衡量了两个变量的总体误差,以评估它们之间的线性关系。 其具体数学公式如下: cov ( X , Y ) = ∑ i = 1 n ( X i − X ˉ ) ( Y i − Y ˉ ) n \text{cov}(X, Y) = \frac{\sum_{i=1}^{n} (X_i - \bar{X})(Y_i - \bar{Y})}{n} cov(X,Y)=n∑i=1n(Xi−Xˉ)(Yi−Yˉ) 协方差为正表示 x 和 y 之间具有正相关关系(即当 x 增大时,y 也增大;反之亦然)。协方差为负表示 x 和 y 之间具有负相关关系(即当 x 增大时,y 减小;反之亦然)。 协方差的计算原理如下: 计算自变量(x)和因变量(y)的均值。 对每个数据点,分别减去自变量(x)和因变量(y)的均值,得到差值。 将这些差值相乘并求和,最后除以数据点的数量,这样就得到了协方差。 //计算数列均值 public double calculateMean(double[] arr) { double sum = 0; for (double v : arr) { sum += v; } return sum / arr.length; } //计算协方差 public double calculateCovariance() { //计算自变量(x)和因变量(y)的均值 double xMean = calculateMean(x); double yMean = calculateMean(y); double covariance = 0; for (int i = 0; i |
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