带截距的多元 VectorAutoRegression 的C++正确实现及详细案例

带截距的多元 Vector Auto Regression（VAR）是一种常用的时间序列分析方法，可以用于预测多个变量之间的相互作用。下面是一个简单的C++实现及示例：

#include <iostream>
#include <vector>
#include <Eigen/Dense> //需要Eigen库支持

using namespace std;
using namespace Eigen;

int main() {
    //数据准备
    vector<vector<double>> data = {{1.0, 2.0, 3.0}, {4.0, 5.0, 6.0}, {7.0, 8.0, 9.0}, {10.0, 11.0, 12.0}}; //4个时间点，3个变量

    //将数据转化为Eigen矩阵
    MatrixXd X(data.size(), data[0].size());
    for(int i = 0; i < data.size(); i++) {
        for(int j = 0; j < data[0].size(); j++) {
            X(i, j) = data[i][j];
        }
    }

    //VAR模型拟合
    int k = 3; //时间滞后期数
    MatrixXd Y = X.block(k, 0, X.rows() - k, X.cols()); //因变量矩阵
    MatrixXd X_lag(k * Y.rows(), Y.cols() * (k + 1)); //滞后变量矩阵
    for(int i = 0; i < Y.rows(); i++) {
        for(int j = 0; j <= k; j++) {
            if(j == 0) {
                X_lag.block(i * k, j * Y.cols(), k, Y.cols()) = MatrixXd::Identity(k, Y.cols()) * Y(i, 0);
            } else {
                X_lag.block(i * k, j * Y.cols(), k, Y.cols()) = Y.block(i, 0, 1, Y.cols()) * X.block(i + k - j, 0, 1, Y.cols());
            }
        }
    }
    VectorXd beta = (X_lag.transpose() * X_lag).inverse() * X_lag.transpose() * Y.col(0); //回归系数

    //预测
    VectorXd y_new(k);
    for(int i = 0; i < k; i++) {
        if(i == 0) {
            y_new(i) = beta(0);
        } else {
            y_new(i) = Y(Y.rows() - 1, 0) * X.block(X.rows() - k + i - 1, 0, 1, Y.cols()) * beta.segment(i * Y.cols(), Y.cols());
        }
    }

    //输出结果
    cout << "Coefficients: " << beta.transpose() << endl;
    cout << "Predicted values: " << y_new.transpose() << endl;

    return 0;
}

在这个例子中，我们使用了Eigen库来进行矩阵运算。我们首先将原始数据转化为一个Eigen矩阵X，然后根据VAR模型的要求，将X分为滞后变量矩阵和因变量矩阵。我们使用滞后变量矩阵来拟合回归模型，得到回归系数beta。最后，我们使用回归系数beta和最后一个时间点的数据，来预测下一个时间点的数据。