现在我有两个数据框,其中一个列数为3列,让其作为参考序列;另一个列数为2列,让其作为比较序列,如何对这两个数据做灰关联度分析
时间: 2024-05-07 18:21:16 浏览: 89
灰关联度分析可以用于对比较序列与参考序列之间的关联程度进行量化。下面是一些基本的步骤:
1. 首先,需要对两个数据框进行归一化处理。可以使用最大值-最小值归一化方法,即将每个数据除以该列的最大值减最小值之差。这样可以将不同列之间的数据范围进行统一。
2. 然后,需要确定灰关联度分析的参数。通常包括关联度计算方法、灰色关联度阈值、权重分配方法等。这些参数的选择需要结合具体问题和数据特点进行。
3. 接下来,可以使用灰色关联度分析的方法计算参考序列和比较序列之间的关联度。具体来说,可以按照以下步骤进行:
- 将参考序列和比较序列的各列数据分别转换成灰色数列,即一维灰色数列。
- 计算参考序列和比较序列各列数据的关联系数,可以使用Pearson相关系数或Spearman秩相关系数等方法。
- 计算参考序列和比较序列各列数据的灰色关联系数,可以使用GM(1,1)模型进行计算。
- 根据灰色关联系数计算综合关联度,可以使用权重平均法、熵权法等方法。
4. 最后,可以根据综合关联度对比较序列的各列进行排序,以确定其对参考序列的影响程度。
代码实现可以参考以下示例:
```python
import pandas as pd
import numpy as np
from scipy.stats import pearsonr
from scipy.stats import rankdata
# 最大值-最小值归一化函数
def normalize(x):
return (x - np.min(x)) / (np.max(x) - np.min(x))
# GM(1,1)模型函数
def GM11(x0):
x1 = np.cumsum(x0)
n = len(x0)
z = np.zeros(n)
for i in range(1, n):
z[i] = 0.5 * (x1[i] + x1[i-1])
B = np.vstack([-z, np.ones(n)]).T
Y = x0[1:].reshape((n-1, 1))
a, b = np.dot(np.linalg.inv(np.dot(B.T, B)), np.dot(B.T, Y)).ravel()
x_pred = np.zeros(n)
x_pred[0] = x0[0]
for i in range(1, n):
x_pred[i] = (x0[0] - b / a) * np.exp(-a * (i-1)) + b / a
return x_pred
# 灰色关联度计算函数
def grey_relation(x_ref, x_cmp, method='gm11', weight=None):
n_ref, m_ref = x_ref.shape
n_cmp, m_cmp = x_cmp.shape
x_ref_grey = np.zeros((n_ref, m_ref))
x_cmp_grey = np.zeros((n_cmp, m_cmp))
# 对参考序列和比较序列进行归一化处理
for j in range(m_ref):
x_ref_grey[:, j] = normalize(x_ref.iloc[:, j])
for j in range(m_cmp):
x_cmp_grey[:, j] = normalize(x_cmp.iloc[:, j])
# 计算关联系数
corr_coef = np.zeros((m_ref, m_cmp))
for i in range(m_ref):
for j in range(m_cmp):
corr_coef[i, j] = pearsonr(x_ref_grey[:, i], x_cmp_grey[:, j])[0]
# 计算灰色关联系数
if method == 'gm11':
x_cmp_pred = np.zeros((n_cmp, m_cmp))
for j in range(m_cmp):
x_cmp_pred[:, j] = GM11(x_cmp_grey[:, j])
grey_coef = np.zeros((m_ref, m_cmp))
for i in range(m_ref):
for j in range(m_cmp):
e = np.abs(x_ref_grey[:, i] - x_cmp_pred[:, j])
grey_coef[i, j] = 1 / (1 + 2.5 * np.mean(e) / np.std(e))
else:
raise ValueError('Invalid method!')
# 计算综合关联度
if weight is None:
weight = np.ones(m_ref) / m_ref
else:
weight = np.array(weight)
relation = np.sum(weight.reshape((1, -1)) * corr_coef, axis=1)
relation_grey = np.sum(weight.reshape((1, -1)) * grey_coef, axis=1)
relation_total = (relation + relation_grey) / 2
# 对比较序列进行排序
rank = np.zeros(m_cmp)
for j in range(m_cmp):
rank[j] = np.sum(relation_total * rankdata(x_cmp.iloc[:, j]))
rank = m_cmp + 1 - rank.argsort()
return relation_total, rank
```
其中,`x_ref`和`x_cmp`分别表示参考序列和比较序列的数据框,`method`表示灰色关联度计算方法,`weight`表示权重分配向量。可以通过调整这些参数来适应不同的数据特点和问题需求。
阅读全文