Apache Commons Math3探索之多项式曲线拟合实现代码

Apache Commons Math3探索之多项式曲线拟合实现代码

上一篇文章我们介绍了Apache Commons Math3学习之数值积分实例代码，这里给大家分享math3多项式曲线拟合的相关内容，具体如下。

多项式曲线拟合：org.apache.commons.math3.fitting.PolynomialCurveFitter类。

用法示例代码：

// ... 创建并初始化输入数据：

double[] x = new double[...];

double[] y = new double[...];

将原始的x-y数据序列合成带权重的观察点数据序列：

WeightedObservedPoints points = new WeightedObservedPoints();

// 将x-y数据元素调用points.add(x[i], y[i])加入到观察点序列中

// ...

PolynomialCurveFitter fitter = PolynomialCurveFitter.create(degree); // degree 指定多项式阶数

double[] result = fitter.fit(points.toList()); // 曲线拟合，结果保存于双精度数组中，由常数项至最高次幂系数排列

首先要准备好待拟合的曲线数据x和y，这是两个double数组，然后把这两个数组合并到WeightedObservedPoints对象实例中，可以调用WeightedObservedPoints.add(x[i], y[i])将x和y序列中的数据逐个添加到观察点序列对象中。随后创建PolynomialCurveFitter对象，创建时要指定拟合多项式的阶数，注意阶数要选择适当，不是越高越好，否则拟合误差会很大。最后调用PolynomialCurveFitter的fit方法即可完成多项式曲线拟合，fit方法的参数通过WeightedObservedPoints.toList()获得。拟合结果通过一个double数组返回，按元素顺序依次是常数项、一次项、二次项、……。

完整的演示代码如下：

interface TestCase

{

public Object run(List

public List

public void printResult(Object result);

}

class CalcCurveFitting implements TestCase

{

public CalcCurveFitting()

{

System.out.print("本算例用于计算多项式曲线拟合。正在初始化 计算数据(" + arrayLength + "点, " + degree + "阶)... ...");

inputDataX = new double[arrayLength];

// inputDataX = new double[] {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7};

inputDataY = new double[inputDataX.length];

double[] factor = new double[degree + 1]; // N阶多项式会有N+1个系数，其中之一为常数项

for(int index = 0; index < factor.length; index ++)

{

factor[index] = index + 1;

}

for(int index = 0; indexhttp:// < inputDataY.length; index ++)

{

inputDataX[index] = index * 0.00001;

inputDataY[index] = calcPoly(inputDataX[index], factor); // y = sum(x[n) * fact[n])

// System.out.print(inputDataY[index] + ", ");

}

points = new WeightedObservedPoints();

for(int index = 0; index < inputDataX.length; index ++)

{

points.add(inputDataX[index], inputDataY[index]);

}

System.out.println("初始化完成");

}

@Override

public List

{

List

params.add(points);

return params;

}

@Override

public Object run(List

{

PolynomialCurveFitter fitter = PolynomialCurveFitter.create(degree);

WeightedObservedPoints points = (WeightedObservedPoints)params.get(0);

double[] result = fitter.fit(points.toList());

return result;

}

@Override

public void printResult(Object result)

{

for(double data : (double[])result)

{

System.out.println(data);

}

}

private double calcPoly(double x, double[] factor)

{

double y = 0;

for(int deg = 0; deg < factor.length; deg ++)

{

y += Math.pow(x, deg) * factor[deg];

}

return y;

}

private double[] inputDataX = null;

private double[] inputDataY = null;

private WeightedObservedPoints points = null;

private final int arrayLength = 200000;

private final int degree = 5; // 阶数

}

public class TimeCostCalculator

{

public TimeCostCalculator()

{

}

/**

* 计算指定对象的运行时间开销。

*

* @param testCase 指定被测对象。

* @return 返回sub.run的时间开销，单位为s。

* @throws Exception

*/

public double calcTimeCost(TestCase testCase) throws Exception

{

List

long startTime = System.nanoTime();

Object result = testCase.run(params);

long stopTime = System.nanoTime();

testCase.printResult(result);

System.out.prinhttp://tln("start: " + startTime + " / stop: " + stopTime);

double timeCost = (stopTime - startTime) * 1.0e-9;

return timeCost;

}

public static void main(String[] args) throws Exception

{

TimeCostCalculator tcc = new TimeCostCalculator();

double timeCost;

System.out.println("--------------------------------------------------------------------------");

timeCost = tcc.calcTimeCost(new CalcCurveFitting());

System.out.println("time cost is: " + timeCost + "s");

System.out.println("--------------------------------------------------------------------------");

}

}

总结

以上就是本文关于Apache Commons Math3探索之多项式曲线拟合实现代码的全部内容，希望对大家有所帮助。感兴趣的朋友可以继续参阅本站：Apache Commons Math3学习之数值积分实例代码、apache zookeeper使用方法实例详解等，有什么问题可以随时留言，会及时回复大家。下面推荐几本java方面的书籍，供大家学习，免费的哦。

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