SVD 的算法和代码

SVD（奇异值分解，Singular Value Decomposition）是一种矩阵分解方法，它将任意实数矩阵分解成三个部分：U、Σ和VT，其中U是一个正交矩阵，Σ是对角矩阵，V也是一个正交矩阵。SVD的主要算法步骤如下：

1. **初始化**：输入一个m×n的矩阵A。
2. **奇异值计算**：找到矩阵A的左奇异向量（U的第一列对应于最大的奇异值）、右奇异向量（V的第一个行对应于最大的奇异值）和对应的奇异值（Σ的第一对元素）。
3. **迭代更新**：重复上述过程，直到找到所有奇异值和相应的向量。
4. **完整分解**：最后得到U、Σ和VT的乘积等于原矩阵A。

在Python中，我们可以使用`scipy.linalg.svd`函数来进行SVD计算，例如：

import numpy as np
from scipy.linalg import svd

def singular_value_decomposition(matrix):
    u, s, vh = svd(matrix)
    return u, s, vh

# 示例
matrix = np.array([[5, 1], [2, 2]])
u, s, vt = singular_value_decomposition(matrix)

相关问题

svd算法matlab代码

我了解到，在MATLAB中，可以使用内置函数svd来实现奇异值分解，但该函数的源代码是被注释掉的，因为它受到版权保护。因此，我们无法直接查看算法的具体实现细节。

不过，你可以通过自己编写代码来实现SVD算法。下面是一个使用SVD算法去噪的示例代码：

clear all;
t = 0:0.1:20;
x = 10.*sin(t) + 5.*cos(2.*t); % 构造一个原始信号
noise = unifrnd(-1, 1, 1, 201); % 构造噪声

% 添加噪声到原始信号
noisy_signal = x + noise;

% 使用SVD算法去噪
[U, S, V = svd(noisy_signal);
k = 10; % 选择前k个奇异值
denoised_signal = U(:, 1:k) * S(1:k, 1:k) * V(:, 1:k)';

% 绘制结果
figure;
plot(t, x, 'b', 'LineWidth', 2);
hold on;
plot(t, noisy_signal, 'r', 'LineWidth', 1);
plot(t, denoised_signal, 'g', 'LineWidth', 2);
legend('原始信号', '加噪信号', '去噪信号');
xlabel('时间');
ylabel('信号值');

这段代码首先构造了一个原始信号，并添加了均匀分布的噪声。然后，通过SVD算法对加噪信号进行去噪处理，选择前k个奇异值进行重构来得到去噪信号。最后，绘制了原始信号、加噪信号和去噪信号的图形。

请注意，这只是一个示例代码，实际应用中可能需要根据具体问题进行适当的调整和优化。

k-svd算法matlab代码

以下是一个简单的 MATLAB 实现 K-SVD 算法的代码：

function [D,X] = ksvd(Y,D,X,iterations)
% Y: 数据矩阵, d x n
% D: 初始字典, d x k
% X: 初始稀疏表示, k x n
% iterations: 迭代次数

[d,n] = size(Y);
k = size(D,2);

for iter = 1:iterations
    % 更新稀疏表示
    for i = 1:n
        Xi = X(:,i);
        Di = D;
        Di(:,Xi~=0) = 0;
        residual = Y(:,i) - D*Xi;
        active_idx = find(Xi~=0);
        if ~isempty(active_idx)
            residual = residual + D(:,active_idx)*(Xi(active_idx)*active_idx');
        end
        [Ci,~,~] = svds(residual,1);
        Xi = zeros(k,1);
        Xi(active_idx) = X(active_idx,i);
        Xi(Xi~=0) = Ci;
        X(:,i) = Xi;
    end
    
    % 更新字典
    for j = 1:k
        active_idx = find(X(j,:)~=0);
        if ~isempty(active_idx)
            E = Y(:,active_idx) - D*X(:,active_idx) + D(:,j)*X(j,active_idx);
            [U,S,V] = svds(E,1);
            D(:,j) = U;
            X(j,active_idx) = S*V';
        end
    end
end
end

这里的 `svds` 函数用来计算矩阵的奇异值分解。需要注意的是，这个实现并不是最优化的，仅供参考。