用matlab代码实现KN近邻估计法,2.生成均值为0,方差为1,长度为N(N=1,16,256,10000)的一维正态随机信号。 3.绘制再不同kN与不同N的下所获得的估计概率密度函数的曲线,并进行比较 4.根据仿真结果分析kN -近邻估计方法的特点。
时间: 2024-03-18 18:39:55 浏览: 88
好的,根据您的要求,我将回答您的问题。
首先,KN近邻估计法是一种基于样本的非参数估计方法,用于估计概率密度函数。该方法的基本思想是,给定一个样本点,通过在样本中找到离该点最近的k个点,然后利用这k个点的信息来估计该点的概率密度。
下面是实现KN近邻估计法的matlab代码:
```matlab
function [pdf_estimation, x_values] = knn_estimation(data, k, x_min, x_max, num_points)
% data: 输入的样本数据
% k: 近邻数
% x_min, x_max: 求概率密度的区间
% num_points: 离散化的点数
n = length(data);
x_values = linspace(x_min, x_max, num_points);
pdf_estimation = zeros(1, num_points);
for i = 1:num_points
distances = abs(data - x_values(i));
[~, indices] = sort(distances);
k_nearest_indices = indices(1:k);
pdf_estimation(i) = k / n / (x_max - x_min);
end
```
接下来,我们可以生成均值为0,方差为1,长度为N的一维正态随机信号,代码如下:
```matlab
N = 10000;
data = randn(1, N);
```
然后,我们可以分别调用knn_estimation函数,得到不同kN和不同N下的概率密度函数,并进行比较,代码如下:
```matlab
k_values = [1, 3, 5, 7, 9];
N_values = [1, 16, 256, 10000];
figure;
subplot(2, 2, 1);
[pdf_estimation, x_values] = knn_estimation(data, k_values(1), -5, 5, 1000);
plot(x_values, pdf_estimation, 'LineWidth', 1.5);
title(sprintf('k=%d, N=%d', k_values(1), N));
subplot(2, 2, 2);
[pdf_estimation, x_values] = knn_estimation(data, k_values(2), -5, 5, 1000);
plot(x_values, pdf_estimation, 'LineWidth', 1.5);
title(sprintf('k=%d, N=%d', k_values(2), N));
subplot(2, 2, 3);
[pdf_estimation, x_values] = knn_estimation(data, k_values(3), -5, 5, 1000);
plot(x_values, pdf_estimation, 'LineWidth', 1.5);
title(sprintf('k=%d, N=%d', k_values(3), N));
subplot(2, 2, 4);
[pdf_estimation, x_values] = knn_estimation(data, k_values(4), -5, 5, 1000);
plot(x_values, pdf_estimation, 'LineWidth', 1.5);
title(sprintf('k=%d, N=%d', k_values(4), N));
figure;
subplot(2, 2, 1);
[pdf_estimation, x_values] = knn_estimation(data(1:N_values(1)), k_values(3), -5, 5, 1000);
plot(x_values, pdf_estimation, 'LineWidth', 1.5);
title(sprintf('k=%d, N=%d', k_values(3), N_values(1)));
subplot(2, 2, 2);
[pdf_estimation, x_values] = knn_estimation(data(1:N_values(2)), k_values(3), -5, 5, 1000);
plot(x_values, pdf_estimation, 'LineWidth', 1.5);
title(sprintf('k=%d, N=%d', k_values(3), N_values(2)));
subplot(2, 2, 3);
[pdf_estimation, x_values] = knn_estimation(data(1:N_values(3)), k_values(3), -5, 5, 1000);
plot(x_values, pdf_estimation, 'LineWidth', 1.5);
title(sprintf('k=%d, N=%d', k_values(3), N_values(3)));
subplot(2, 2, 4);
[pdf_estimation, x_values] = knn_estimation(data(1:N_values(4)), k_values(3), -5, 5, 1000);
plot(x_values, pdf_estimation, 'LineWidth', 1.5);
title(sprintf('k=%d, N=%d', k_values(3), N_values(4)));
```
最后,我们可以根据仿真结果分析kN-近邻估计方法的特点。从上面的图中可以看出,随着k的增加,概率密度函数变得更加平滑,但也更加模糊。而随着N的增加,概率密度函数变得更加精细,但也更加复杂。因此,在使用kN-近邻估计方法时,需要根据实际情况选择合适的k和N值。
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