用python写动态主成分分析,
时间: 2024-03-09 18:23:49 浏览: 118
主成分分析(Principal components analysis)(Python)
动态主成分分析(Dynamic Principal Component Analysis,DPCA)是一种时间序列数据降维的方法,可以把高维的时间序列数据转化为低维的数据,并且保留原始数据的主要特征。下面给出一个用 Python 实现 DPCA 的示例代码:
```python
import numpy as np
from scipy.linalg import eig, svd
class DPCA:
def __init__(self, n_components, window_size):
self.n_components = n_components
self.window_size = window_size
def fit_transform(self, X):
# X: shape (n_samples, n_features)
n_samples, n_features = X.shape
n_windows = n_samples - self.window_size + 1
# Step 1: Construct data matrix
data_matrix = np.zeros((self.window_size * n_windows, n_features))
for i in range(n_windows):
data_matrix[i*self.window_size:(i+1)*self.window_size, :] = X[i:i+self.window_size, :]
# Step 2: Compute SVD of data matrix
U, s, Vt = svd(data_matrix, full_matrices=False)
# Step 3: Compute principal components
principal_components = Vt[:self.n_components, :]
# Step 4: Project data onto principal components
projections = np.zeros((n_samples, self.n_components))
for i in range(n_windows):
projections[i:i+self.window_size, :] = np.dot(X[i:i+self.window_size, :], principal_components.T)
return projections
```
这里的 DPCA 类有两个参数,`n_components` 是指降维后的维度,`window_size` 是指时间窗口的大小。`fit_transform` 方法将原始数据 `X` 进行降维,返回降维后的数据矩阵。
实现过程分为四个步骤:
1. 构造数据矩阵:将原始数据划分为多个时间窗口,每个时间窗口的数据按照时间顺序排列成一行,构成一个大的数据矩阵。
2. 计算数据矩阵的奇异值分解(SVD),得到左奇异向量矩阵 U、奇异值向量 s 和右奇异向量矩阵 Vt。
3. 计算前 n 个主成分,即取右奇异向量矩阵 Vt 的前 n 行。
4. 将原始数据投影到主成分上,得到降维后的数据矩阵。
需要注意的是,这里的实现是基于 SVD 的 DPCA,如果数据量很大,可以考虑使用增量 SVD 算法来进行计算,以节省计算时间和内存。
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