用C++编写代码对地址"C:\Users\86139\Desktop\主成分作业 数据.csv"中的数据进行简单的主成分分析,避免使用第三方库

时间: 2023-09-10 17:04:43 浏览: 39
实现主成分分析的一般步骤如下: 1. 读取数据集 2. 对数据集进行中心化处理 3. 计算协方差矩阵 4. 对协方差矩阵进行特征值分解 5. 选择前k个最大的特征值及其对应的特征向量 6. 得到降维后的数据集 下面是一个简单的 C++ 程序实现: ```cpp #include <iostream> #include <fstream> #include <vector> #include <cmath> using namespace std; // 读取数据集 vector<vector<double>> read_csv(string filename) { vector<vector<double>> data; ifstream file(filename); string line; while (getline(file, line)) { vector<double> row; size_t pos = 0; string token; while ((pos = line.find(",")) != string::npos) { token = line.substr(0, pos); row.push_back(stod(token)); line.erase(0, pos + 1); } row.push_back(stod(line)); data.push_back(row); } return data; } // 计算平均值 vector<double> mean(vector<vector<double>>& data) { vector<double> avg(data[0].size(), 0); int n = data.size(); for (int i = 0; i < n; i++) { for (int j = 0; j < data[0].size(); j++) { avg[j] += data[i][j]; } } for (int j = 0; j < data[0].size(); j++) { avg[j] /= n; } return avg; } // 中心化处理 void center(vector<vector<double>>& data, vector<double>& avg) { int n = data.size(); for (int i = 0; i < n; i++) { for (int j = 0; j < data[0].size(); j++) { data[i][j] -= avg[j]; } } } // 计算协方差矩阵 vector<vector<double>> covariance_matrix(vector<vector<double>>& data) { int n = data.size(); int m = data[0].size(); vector<vector<double>> cov(m, vector<double>(m, 0)); for (int i = 0; i < m; i++) { for (int j = i; j < m; j++) { double sum = 0; for (int k = 0; k < n; k++) { sum += data[k][i] * data[k][j]; } cov[i][j] = cov[j][i] = sum / (n - 1); } } return cov; } // 特征值分解 void eig(vector<vector<double>>& a, vector<double>& w, vector<vector<double>>& v) { int n = a.size(); int max_iter = 1000; double eps = 1e-8; w.resize(n); v.resize(n, vector<double>(n, 0)); for (int i = 0; i < n; i++) { v[i][i] = 1; } for (int iter = 0; iter < max_iter; iter++) { double s = 0; for (int i = 0; i < n; i++) { for (int j = i + 1; j < n; j++) { s += fabs(a[i][j]); } } if (s == 0) { break; } double t = 0.0; if (iter < 3) { t = s / (n * n); } else { double sum = 0; for (int i = 0; i < n; i++) { for (int j = 0; j < n; j++) { sum += fabs(a[i][j]); } } t = eps * sum / n / n; } for (int i = 0; i < n; i++) { for (int j = i + 1; j < n; j++) { double g = 100 * fabs(a[i][j]); if (iter > 3 && fabs(w[i]) + g == fabs(w[i]) && fabs(w[j]) + g == fabs(w[j])) { a[i][j] = 0; } else if (fabs(a[i][j]) > t) { double h = w[j] - w[i]; double u = 0; if (fabs(h) + g == fabs(h)) { u = a[i][j] / h; } else { double theta = 0.5 * h / a[i][j]; u = 1 / (fabs(theta) + sqrt(1 + theta * theta)); if (theta < 0) { u = -u; } } double c = 1 / sqrt(1 + u * u); double s = u * c; double tau = s / (1 + c); h = u * a[i][j]; w[i] -= h; w[j] += h; a[i][j] = 0; for (int k = 0; k < i; k++) { double x = a[k][i]; double y = a[k][j]; a[k][i] = x - s * (y + x * tau); a[k][j] = y + s * (x - y * tau); } for (int k = i + 1; k < j; k++) { double x = a[i][k]; double y = a[k][j]; a[i][k] = x - s * (y + x * tau); a[k][j] = y + s * (x - y * tau); } for (int k = j + 1; k < n; k++) { double x = a[i][k]; double y = a[j][k]; a[i][k] = x - s * (y + x * tau); a[j][k] = y + s * (x - y * tau); } for (int k = 0; k < n; k++) { double x = v[k][i]; double y = v[k][j]; v[k][i] = x - s * (y + x * tau); v[k][j] = y + s * (x - y * tau); } } } } } } // 主成分分析 vector<vector<double>> pca(vector<vector<double>>& data, int k) { vector<double> avg = mean(data); center(data, avg); vector<vector<double>> cov = covariance_matrix(data); vector<double> w; vector<vector<double>> v; eig(cov, w, v); vector<vector<double>> res(data.size(), vector<double>(k, 0)); for (int i = 0; i < data.size(); i++) { for (int j = 0; j < k; j++) { for (int l = 0; l < data[0].size(); l++) { res[i][j] += data[i][l] * v[l][j]; } } } return res; } int main() { vector<vector<double>> data = read_csv("C:\\Users\\86139\\Desktop\\主成分作业 数据.csv"); vector<vector<double>> pca_data = pca(data, 2); for (auto& row : pca_data) { for (auto& col : row) { cout << col << " "; } cout << endl; } return 0; } ``` 在上述代码中,`read_csv()` 函数用于从 CSV 文件中读取数据集,`mean()` 函数用于计算平均值,`center()` 函数用于对数据集进行中心化处理,`covariance_matrix()` 函数用于计算协方差矩阵,`eig()` 函数用于进行特征值分解,`pca()` 函数用于进行主成分分析。在 `main()` 函数中,我们读取 CSV 文件并进行主成分分析,得到降维后的数据集并输出。

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