加权灰色马尔科夫模型的代码

时间: 2023-12-14 10:04:22 浏览: 43
加权灰色马尔科夫模型(Weighted Grey Markov Model, WGMM)是一种基于灰色理论和马尔科夫模型的预测方法,常用于处理具有周期性、趋势性和不确定性的时间序列数据。下面是一份用Python实现WGMM的代码示例: ```python import numpy as np class WGMM: def __init__(self, data, k, w): self.data = data self.k = k self.w = w def _normalize(self, X): # 数据归一化 return (X - np.min(X)) / (np.max(X) - np.min(X)) def _calculate_weights(self): # 计算权重 X = self._normalize(self.data) n = len(X) weights = np.zeros((n, self.k)) for i in range(self.k): weights[i][0] = X[i] for i in range(self.k, n): weights[i][0] = X[i] for j in range(1, self.k): weights[i][j] = np.sum(X[i-j:i]) / np.sum(X[i-j+1:i+1]) return weights def _calculate_probabilities(self, weights): # 计算概率矩阵 n = len(weights) probabilities = np.zeros((n-1, self.k, self.k)) for i in range(1, n): for j in range(self.k): row_sum = np.sum(weights[i-1]) if row_sum == 0: continue for l in range(self.k): probabilities[i-1][j][l] = (weights[i-1][j] * self.w[l] + weights[i][l]) / row_sum return probabilities def fit(self): # 训练模型 weights = self._calculate_weights() probabilities = self._calculate_probabilities(weights) self.weights = weights self.probabilities = probabilities def predict(self, steps=1): # 预测 n = len(self.data) X = self._normalize(self.data) y_pred = np.zeros(steps) for i in range(n, n+steps): if i == n: y_pred[i-n] = X[i-1] else: y_i = np.zeros(self.k) for j in range(self.k): y_i[j] = np.sum(X[i-j:i] * self.weights[i-1][j]) y_pred[i-n] = np.sum([y_i[l] * self.probabilities[i-n-1][j][l] for j in range(self.k) for l in range(self.k)]) return y_pred ``` 其中,`data`是输入的时间序列数据,`k`是WGMM模型的阶数,`w`是权重向量,表示不同阶数的权重。`fit()`方法用于训练模型,`predict()`方法用于预测未来的时间序列数据。

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