power_r = np.linalg.norm(H_2_tilde, axis=0).reshape(1, -1) ** 2

时间: 2023-06-15 20:06:21 浏览: 98
这行代码的作用是计算矩阵 H_2_tilde 的每一列向量的模长的平方,并将结果保存在一个行向量 power_r 中。具体来说,np.linalg.norm(H_2_tilde, axis=0) 表示按列计算 H_2_tilde 的模长,然后 reshape(1, -1) 将其变为一个行向量,最后 **2 表示对该行向量的每个元素都进行平方运算。
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mean, covariance = self.project(mean, covariance) if only_position: mean, covariance = mean[:2], covariance[:2, :2] measurements = measurements[:, :2] cholesky_factor = np.linalg.cholesky(covariance) d = measurements - mean z = scipy.linalg.solve_triangular( cholesky_factor, d.T, lower=True, check_finite=False, overwrite_b=True) squared_maha = np.sum(z * z, axis=0)

这段代码看起来像是一个 Kalman filter 的实现,主要是针对多维度的测量值进行处理,计算出每个测量值与预测值的距离,用于判断该测量值是否可信。具体来说,这段代码实现了以下几个步骤: 1. 根据当前的状态估计值和协方差矩阵,对测量值进行投影,得到预测的测量值和协方差矩阵。 2. 如果只考虑位置信息,则将预测的均值和协方差矩阵的前两行提取出来,同时将测量值的前两列也提取出来。 3. 对协方差矩阵进行 Cholesky 分解,得到一个下三角矩阵,用于后面求解线性方程组。 4. 计算测量值与预测值的偏差向量 d,并使用 Cholesky 分解得到的下三角矩阵求解线性方程组,得到变换后的偏差向量 z。 5. 计算 Mahalanobis 距离,即将变换后的偏差向量 z 按元素平方、按列求和,得到一个一维数组,表示每个测量值与预测值的距离的平方。 最后,这个距离可以用于判断该测量值是否可信,如果距离过大,则可能是一个异常值,应该被舍弃。

y_d = np.concatenate((y_train, zero2), axis = 0).reshape(-1,1) A1 = np.concatenate((A, B), axis = 0) theta_hat = np.linalg.pinv(A1) @ y_d A2 = funcs.vandermonde(x_test, 8) y_test_hat = A2 @ theta_hat y_train_hat = A @ theta_hat

这段代码的作用是使用Vandermonde矩阵拟合一个多项式函数,并得到在训练集和测试集上的预测值。 具体地,np.concatenate函数将训练集y_train和一个全零向量zero2按照列方向拼接起来,并将结果reshape为一个列向量y_d。这样做是为了在构造矩阵A1时,将训练集和测试集的数据分别放在不同的行中。 然后,使用np.concatenate函数将训练集的Vandermonde矩阵A和全零向量B按照行方向拼接起来,得到矩阵A1,其中B的大小要与测试集的Vandermonde矩阵A2的大小相同。 接着,使用np.linalg.pinv函数计算A1的伪逆矩阵,并将其与y_d相乘,得到拟合多项式的系数向量theta_hat。 最后,使用funcs.vandermonde函数计算测试集的Vandermonde矩阵A2,将其与theta_hat相乘,得到测试集上的预测值y_test_hat,将A与theta_hat相乘,得到训练集上的预测值y_train_hat。 通过这段代码,我们可以得到一个多项式函数的拟合模型,并使用该模型在训练集和测试集上进行预测。
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import numpy as np import matplotlib.pyplot as plt # 设置模拟参数 num_boids = 50 # 粒子数 max_speed = 0.03 # 最大速度 max_force = 0.05 # 最大受力 neighborhood_radius = 0.2 # 邻域半径 separation_distance = 0.05 # 分离距离 alignment_distance = 0.1 # 对齐距离 cohesion_distance = 0.2 # 凝聚距离 # 初始化粒子位置和速度 positions = np.random.rand(num_boids, 2) velocities = np.random.rand(num_boids, 2) * max_speed # 模拟循环 for i in range(1000): # 计算邻域距离 distances = np.sqrt(np.sum(np.square(positions[:, np.newaxis, :] - positions), axis=-1)) neighbors = np.logical_and(distances > 0, distances < neighborhood_radius) # 计算三个力 separation = np.zeros_like(positions) alignment = np.zeros_like(positions) cohesion = np.zeros_like(positions) for j in range(num_boids): # 计算分离力 separation_vector = positions[j] - positions[neighbors[j]] separation_distance_mask = np.linalg.norm(separation_vector, axis=-1) < separation_distance separation_vector = separation_vector[separation_distance_mask] separation[j] = np.sum(separation_vector, axis=0) # 计算对齐力 alignment_vectors = velocities[neighbors[j]] alignment_distance_mask = np.linalg.norm(separation_vector, axis=-1) < alignment_distance alignment_vectors = alignment_vectors[alignment_distance_mask] alignment[j] = np.sum(alignment_vectors, axis=0) # 计算凝聚力 cohesion_vectors = positions[neighbors[j]] cohesion_distance_mask = np.linalg.norm(separation_vector, axis=-1) < cohesion_distance cohesion_vectors = cohesion_vectors[cohesion_distance_mask] cohesion[j] = np.sum(cohesion_vectors, axis=0) # 计算总受力 total_force = separation + alignment + cohesion total_force = np.clip(total_force, -max_force, max_force) # 更新速度和位置 velocities += total_force velocities = np.clip(velocities, -max_speed, max_speed) positions += velocities # 绘制粒子 plt.clf() plt.scatter(positions[:, 0], positions[:, 1], s=5) plt.xlim(0, 1) plt.ylim(0, 1) plt.pause(0.01)

解释:def steepest_descent(fun, grad, x0, iterations, tol): """ Minimization of scalar function of one or more variables using the steepest descent algorithm. Parameters ---------- fun : function Objective function. grad : function Gradient function of objective function. x0 : numpy.array, size=9 Initial value of the parameters to be estimated. iterations : int Maximum iterations of optimization algorithms. tol : float Tolerance of optimization algorithms. Returns ------- xk : numpy.array, size=9 Parameters wstimated by optimization algorithms. fval : float Objective function value at xk. grad_val : float Gradient value of objective function at xk. grad_log : numpy.array The record of gradient of objective function of each iteration. """ fval = None grad_val = None x_log = [] y_log = [] grad_log = [] x0 = asarray(x0).flatten() # iterations = len(x0) * 200 old_fval = fun(x0) gfk = grad(x0) k = 0 old_old_fval = old_fval + np.linalg.norm(gfk) / 2 xk = x0 x_log = np.append(x_log, xk.T) y_log = np.append(y_log, fun(xk)) grad_log = np.append(grad_log, np.linalg.norm(xk - x_log[-1:])) gnorm = np.amax(np.abs(gfk)) while (gnorm > tol) and (k < iterations): pk = -gfk try: alpha, fc, gc, old_fval, old_old_fval, gfkp1 = _line_search_wolfe12(fun, grad, xk, pk, gfk, old_fval, old_old_fval, amin=1e-100, amax=1e100) except _LineSearchError: break xk = xk + alpha * pk k += 1 grad_log = np.append(grad_log, np.linalg.norm(xk - x_log[-1:])) x_log = np.append(x_log, xk.T) y_log = np.append(y_log, fun(xk)) if (gnorm <= tol): break fval = old_fval grad_val = grad_log[-1] return xk, fval, grad_val, x_log, y_log, grad_log

解释这段代码:def bfgs(fun, grad, x0, iterations, tol): """ Minimization of scalar function of one or more variables using the BFGS algorithm. Parameters ---------- fun : function Objective function. grad : function Gradient function of objective function. x0 : numpy.array, size=9 Initial value of the parameters to be estimated. iterations : int Maximum iterations of optimization algorithms. tol : float Tolerance of optimization algorithms. Returns ------- xk : numpy.array, size=9 Parameters wstimated by optimization algorithms. fval : float Objective function value at xk. grad_val : float Gradient value of objective function at xk. grad_log : numpy.array The record of gradient of objective function of each iteration. """ fval = None grad_val = None x_log = [] y_log = [] grad_log = [] x0 = asarray(x0).flatten() # iterations = len(x0) * 200 old_fval = fun(x0) gfk = grad(x0) k = 0 N = len(x0) I = np.eye(N, dtype=int) Hk = I old_old_fval = old_fval + np.linalg.norm(gfk) / 2 xk = x0 x_log = np.append(x_log, xk.T) y_log = np.append(y_log, fun(xk)) grad_log = np.append(grad_log, np.linalg.norm(xk - x_log[-1:])) gnorm = np.amax(np.abs(gfk)) while (gnorm > tol) and (k < iterations): pk = -np.dot(Hk, gfk) try: alpha, fc, gc, old_fval, old_old_fval, gfkp1 = _line_search_wolfe12(fun, grad, xk, pk, gfk, old_fval, old_old_fval, amin=1e-100, amax=1e100) except _LineSearchError: break x1 = xk + alpha * pk sk = x1 - xk xk = x1 if gfkp1 is None: gfkp1 = grad(x1) yk = gfkp1 - gfk gfk = gfkp1 k += 1 gnorm = np.amax(np.abs(gfk)) grad_log = np.append(grad_log, np.linalg.norm(xk - x_log[-1:])) x_log = np.append(x_log, xk.T) y_log = np.append(y_log, fun(xk)) if (gnorm <= tol): break if not np.isfinite(old_fval): break try: rhok = 1.0 / (np.dot(yk, sk)) except ZeroDivisionError: rhok = 1000.0 if isinf(rhok): rhok = 1000.0 A1 = I - sk[:, np.newaxis] * yk[np.newaxis, :] * rhok A2 = I - yk[:, np.newaxis] * sk[np.newaxis, :] * rhok Hk = np.dot(A1, np.dot(Hk, A2)) + (rhok * sk[:, np.newaxis] * sk[np.newaxis, :]) fval = old_fval grad_val = grad_log[-1] return xk, fval, grad_val, x_log, y_log, grad_log

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