用python写出多维的核密度估计算法程序,其中维度用d表示
时间: 2024-03-14 22:46:48 浏览: 165
fast-kde:在 Python 中构建快速核密度估计器 (KDE) 的实验
好的,这是一个比较复杂的问题,需要详细的代码实现。我会尽可能地解释每一步的实现思路,帮助你理解。
首先,我们需要导入一些必要的库:
```python
import numpy as np
from scipy.stats import gaussian_kde
from mpl_toolkits.mplot3d import Axes3D
import matplotlib.pyplot as plt
```
第一步是生成测试数据,我们可以使用 numpy.random 模块的 multivariate_normal 函数生成多维高斯分布数据。
```python
mean = np.zeros(d)
cov = np.eye(d)
data = np.random.multivariate_normal(mean, cov, 1000)
```
这里 mean 表示多维高斯分布的均值,cov 表示协方差矩阵,data 表示生成的样本数据,1000 表示生成的样本数量。
接下来,我们使用 gaussian_kde 函数进行核密度估计。这个函数会返回一个估计密度的对象,可以使用这个对象的 evaluate 方法对新的数据进行估计。
```python
kde = gaussian_kde(data.T)
```
其中,data.T 表示对 data 进行转置,变成每一列表示一个维度的形式。
最后,我们可以使用 matplotlib 库进行可视化,比如使用 contour 函数绘制等高线图。
```python
x, y, z = np.mgrid[-3:3:100j, -3:3:100j, -3:3:100j]
positions = np.vstack([x.ravel(), y.ravel(), z.ravel()])
density = np.reshape(kde(positions).T, x.shape)
fig = plt.figure()
ax = fig.add_subplot(111, projection='3d')
ax.plot_surface(x, y, z, rstride=5, cstride=5, facecolors=plt.cm.jet(density))
plt.show()
```
这里使用了 mgrid 函数生成了一个网格点阵,然后对每个点进行核密度估计,最后使用 plot_surface 函数绘制了一个三维的图形。
完整的程序如下:
```python
import numpy as np
from scipy.stats import gaussian_kde
from mpl_toolkits.mplot3d import Axes3D
import matplotlib.pyplot as plt
d = 3
mean = np.zeros(d)
cov = np.eye(d)
data = np.random.multivariate_normal(mean, cov, 1000)
kde = gaussian_kde(data.T)
x, y, z = np.mgrid[-3:3:100j, -3:3:100j, -3:3:100j]
positions = np.vstack([x.ravel(), y.ravel(), z.ravel()])
density = np.reshape(kde(positions).T, x.shape)
fig = plt.figure()
ax = fig.add_subplot(111, projection='3d')
ax.plot_surface(x, y, z, rstride=5, cstride=5, facecolors=plt.cm.jet(density))
plt.show()
```
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