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C++代码:用 C++ 实现线性拟合

来源: 责编: 时间:2023-10-30 17:24:32 198观看
导读线性拟合是一种常见的数据分析方法,用于找到一条最佳拟合直线来描述数据点的趋势。在C++中,我们可以使用最小二乘法来实现线性拟合。最小二乘法是一种通过最小化残差平方和来拟合数据的方法。最小二乘法最小二乘法是一

线性拟合是一种常见的数据分析方法,用于找到一条最佳拟合直线来描述数据点的趋势。在C++中,我们可以使用最小二乘法来实现线性拟合。最小二乘法是一种通过最小化残差平方和来拟合数据的方法。NHn28资讯网——每日最新资讯28at.com

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最小二乘法

最小二乘法是一种常用的拟合方法,它通过最小化实际观测值与拟合值之间的残差平方和来确定拟合直线的参数。在线性拟合中,我们假设拟合直线的公式为y = kx + b,其中k是斜率,b是截距。NHn28资讯网——每日最新资讯28at.com

1. 程序概述

我们的目标是编写一个程序,可以接受一组数据点作为输入,并使用最小二乘法来拟合一条直线。最小二乘法是一种常用的拟合方法,它通过最小化数据点到拟合直线的垂直距离的平方和来确定最佳拟合直线的参数。NHn28资讯网——每日最新资讯28at.com

2. 程序实现

(1) 数据输入NHn28资讯网——每日最新资讯28at.com

我们首先需要定义一个结构体来存储数据点的x和y坐标:NHn28资讯网——每日最新资讯28at.com

struct DataPoint {    double x;    double y;};

然后,我们可以使用一个向量来存储所有的数据点:NHn28资讯网——每日最新资讯28at.com

std::vector<DataPoint> dataPoints;

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用户可以通过键盘输入或从文件中读取数据点,并将它们存储在dataPoints向量中。NHn28资讯网——每日最新资讯28at.com

(2) 最小二乘法计算NHn28资讯网——每日最新资讯28at.com

接下来,我们需要实现最小二乘法的计算过程。我们可以定义一个函数leastSquares来执行计算,并将拟合直线的斜率和截距作为输出参数:NHn28资讯网——每日最新资讯28at.com

void leastSquares(const std::vector<DataPoint>& dataPoints, double& slope, double& intercept) {    // 计算斜率和截距    // ...}

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在函数内部,我们可以使用最小二乘法的公式来计算斜率和截距。具体的计算过程可以参考相关的数学资料[1]。NHn28资讯网——每日最新资讯28at.com

(3) 结果输出NHn28资讯网——每日最新资讯28at.com

最后,我们可以将拟合直线的斜率和截距输出到屏幕上:NHn28资讯网——每日最新资讯28at.com

std::cout << "拟合直线的方程为: y = " << slope << "x + " << intercept << std::endl;

简单示例

假设我们有一组散点数据:NHn28资讯网——每日最新资讯28at.com

P1(1, 3)P2(2, 5)P3(3, 7)P4(4, 9)P5(5, 11)P6(6,13 )P7(7, 15)P8(8, 17)P9(9, 19)

我们希望用一条直线来拟合这些数据点,我们可以通过数学方法得到拟合直线的表达式为y = 2x + 1。NHn28资讯网——每日最新资讯28at.com

现在让我们使用C++来实现这个线性拟合的程序。NHn28资讯网——每日最新资讯28at.com

代码案例:

#include <iostream>#include <vector>#include <numeric>using Parameter = struct {    double k; // 斜率    double b; // 截距};// 最小二乘法计算过程bool LeastSquares(std::vector<double>& X, std::vector<double>& Y, Parameter& param){    if (X.empty() || Y.empty())        return false;    int n = X.size();    double sumX = std::accumulate(X.begin(), X.end(), 0.0);    double sumY = std::accumulate(Y.begin(), Y.end(), 0.0);    double sumXY = 0.0;    double sumX2 = 0.0;    for (int i = 0; i < n; i++) {        sumXY += X[i] * Y[i];        sumX2 += X[i] * X[i];    }    double meanX = sumX / n;    double meanY = sumY / n;    param.k = (sumXY - n * meanX * meanY) / (sumX2 - n * meanX * meanX);    param.b = meanY - param.k * meanX;    return true;}int main(){    std::vector<double> X = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9};    std::vector<double> Y = {3, 5, 7, 9, 11, 13, 15, 17, 19};    Parameter param;    if (LeastSquares(X, Y, param)) {        std::cout << "拟合直线的方程为: y = " << param.k << "x + " << param.b << std::endl;    } else {        std::cout << "拟合失败" << std::endl;    }    return 0;}

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