scipy中最小二乘法函数leastsq的用法及其实例应用

机器学习中最小二乘法可以理解为就是通过最小化误差的平方和来寻找最佳的匹配函数。一般常用于曲线的拟合。

关于曲线的拟合,就是求出最佳的k,b的值来找出好的曲线实现好的分类效果。

一般情况下拟合的曲线为k*x+b一次函数,不过如果需要拟合的函数不是一次函数,就比较麻烦了。python的科学计算包scipy的里面提供了一个函数,可以求出任意的想要拟合的函数的参数。那就是scipy.optimize包里面的leastsq函数。函数原型是

leastsq(func, x0, args=(), Dfun=None, full_output=0, col_deriv=0, ftol=1.49012e-08, xtol=1.49012e-08, gtol=0.0, maxfev=0, epsfcn=0.0, factor=100, diag=None, warning=True)

一般我们只要指定前三个参数就可以了:

func 是我们自己定义的一个计算误差的函数,

x0 是计算的初始参数值

args 是指定func的其他参数

一个简单的应用实例为:

import numpy as np
import scipy as sp
import matplotlib.pyplot as plt
from scipy.optimize import leastsq

##样本数据(Xi,Yi),需要转换成数组(列表)形式
Xi=np.array([160,165,158,172,159,176,160,162,171])
Yi=np.array([58,63,57,65,62,66,58,59,62])

##需要拟合的函数func :指定函数的形状 k= 0.42116973935 b= -8.28830260655
def func(p,x):
    k,b=p
    return k*x+b

##偏差函数:x,y都是列表:这里的x,y更上面的Xi,Yi中是一一对应的
def error(p,x,y):
    return func(p,x)-y

#k,b的初始值,可以任意设定,经过几次试验,发现p0的值会影响cost的值:Para[1]
p0=[1,20]

#把error函数中除了p0以外的参数打包到args中(使用要求)
Para=leastsq(error,p0,args=(Xi,Yi))

#读取结果
k,b=Para[0]
print("k=",k,"b=",b)


#画样本点
plt.figure(figsize=(8,6)) ##指定图像比例: 8:6
plt.scatter(Xi,Yi,color="green",label="样本数据",linewidth=2) 

#画拟合直线
x=np.linspace(150,190,100) ##在150-190直接画100个连续点
y=k*x+b ##函数式
plt.plot(x,y,color="red",label="拟合直线",linewidth=2) 
plt.legend() #绘制图例
plt.show()


 
  

你可能感兴趣的:(scipy中最小二乘法函数leastsq的用法及其实例应用)