请给出正确的 带截距的多元分位数回归 C++ 的带类完整实现的及案例 自变量为多维

时间: 2024-04-24 15:22:13 浏览: 15
以下是带截距的多元分位数回归的 C++ 类实现及案例代码: ```cpp #include <iostream> #include <vector> #include <algorithm> // for sort using namespace std; class QuantileRegression { private: int n; // 样本量 int p; // 自变量数 int q; // 分位数数 vector<vector<double>> X; // 自变量矩阵 vector<double> Y; // 因变量向量 vector<double> tau; // 分位数向量 vector<vector<double>> beta; // 回归系数矩阵 // 对样本进行排序并计算权重 vector<vector<double>> sortSample(vector<vector<double>> sample, vector<double>& weights) { int n = sample.size(); vector<vector<double>> sortedSample(n, vector<double>(p)); vector<pair<double, int>> Yn(n); for (int i = 0; i < n; i++) { Yn[i] = make_pair(sample[i][0], i); // 以因变量为第一维排序 for (int j = 0; j < p; j++) { sortedSample[i][j] = sample[i][j+1]; } } sort(Yn.begin(), Yn.end()); // 排序 for (int i = 0; i < n; i++) { int idx = Yn[i].second; weights[idx] = i*1.0/n - Yn[i].first/n; // 计算权重 } return sortedSample; } // 求解回归系数 vector<double> solveBeta(vector<vector<double>> X, vector<double> Y, vector<double> weights) { int n = X.size(); int m = X[0].size(); vector<vector<double>> WX(n, vector<double>(n)); vector<double> WY(n); for (int i = 0; i < n; i++) { for (int j = 0; j < n; j++) { WX[i][j] = weights[i] * weights[j]; } WY[i] = weights[i] * Y[i]; } vector<double> beta(m); for (int j = 0; j < m; j++) { vector<vector<double>> Xj(n, vector<double>(1, 1.0)); for (int i = 0; i < n; i++) { Xj[i][0] = X[i][j]; } vector<vector<double>> WXXj(n, vector<double>(m)); for (int i = 0; i < n; i++) { for (int k = 0; k < m; k++) { WXXj[i][k] = weights[i] * X[i][k] * Xj[i][0]; } } vector<double> WYXj(n); for (int i = 0; i < n; i++) { WYXj[i] = weights[i] * Y[i] * Xj[i][0]; } beta[j] = accumulate(WYXj.begin(), WYXj.end(), 0.0) / accumulate(WXXj[j].begin(), WXXj[j].end(), 0.0); } return beta; } public: QuantileRegression(vector<vector<double>> X, vector<double> Y, vector<double> tau) { this->X = X; this->Y = Y; this->tau = tau; this->n = X.size(); this->p = X[0].size(); this->q = tau.size(); this->beta = vector<vector<double>>(q, vector<double>(p)); } void fit() { vector<double> weights(n); for (int k = 0; k < q; k++) { vector<vector<double>> sortedX = sortSample(X, weights); vector<double> sortedY(n); for (int i = 0; i < n; i++) { sortedY[i] = Y[i]; } sort(sortedY.begin(), sortedY.end()); double tauk = tau[k]; int idx = static_cast<int>(n * tauk); double sk = sortedY[idx]; for (int i = 0; i < n; i++) { if (Y[i] <= sk) { weights[i] = tauk / idx; } else { weights[i] = (1 - tauk) / (n - idx); } } vector<double> betaK = solveBeta(sortedX, sortedY, weights); for (int j = 0; j < p; j++) { beta[k][j] = betaK[j]; } } } vector<vector<double>> predict(vector<vector<double>> Xnew) { int m = Xnew.size(); vector<vector<double>> Ynew(q, vector<double>(m)); for (int k = 0; k < q; k++) { for (int i = 0; i < m; i++) { Ynew[k][i] = beta[k][0]; // 截距项 for (int j = 0; j < p; j++) { Ynew[k][i] += beta[k][j+1] * Xnew[i][j]; } } } return Ynew; } }; int main() { // 生成样本数据 int n = 200; int p = 3; int q = 5; vector<vector<double>> X(n, vector<double>(p)); vector<double> Y(n); for (int i = 0; i < n; i++) { X[i][0] = 1; X[i][1] = rand() % 100 / 100.0; X[i][2] = rand() % 100 / 100.0; Y[i] = X[i][0] + X[i][1] + X[i][2] + rand() % 100 / 100.0; } vector<double> tau(q); for (int i = 0; i < q; i++) { tau[i] = (i+1) * 1.0 / (q+1); } // 进行回归 QuantileRegression qr(X, Y, tau); qr.fit(); // 预测新数据 vector<vector<double>> Xnew(n, vector<double>(p)); for (int i = 0; i < n; i++) { Xnew[i][0] = 1; Xnew[i][1] = rand() % 100 / 100.0; Xnew[i][2] = rand() % 100 / 100.0; } vector<vector<double>> Ynew = qr.predict(Xnew); for (int i = 0; i < n; i++) { for (int k = 0; k < q; k++) { cout << "第 " << i+1 << " 个样本的第 " << k+1 << " 个分位数预测值为:" << Ynew[k][i] << endl; } } return 0; } ``` 上述代码的实现中,`QuantileRegression` 类包含了三个私有变量:`n` 表示样本量,`p` 表示自变量数,`q` 表示分位数数;`X` 表示自变量矩阵,`Y` 表示因变量向量,`tau` 表示分位数向量;`beta` 表示回归系数矩阵。 `QuantileRegression` 类的主要方法有两个:`fit()` 方法用于拟合模型,`predict()` 方法用于预测新数据。 在 `fit()` 方法中,首先对样本进行排序并计算权重,然后对每一个分位数进行回归并求解回归系数。 在 `predict()` 方法中,对于新数据的每个样本和每个分位数,使用回归系数进行预测。 在案例中,我们生成了一个简单的三维线性模型,并使用该模型进行了分位数回归并预测了新数据。

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