import numpy as np def dtw(s, t): n, m = len(s), len(t) dtw_matrix = np.zeros((n + 1, m + 1)) for i in range(1, n + 1): dtw_matrix[i, 0] = float('inf') for j in range(1, m + 1): dtw_matrix[0, j] = float('inf') dtw_matrix[0, 0] = 0 for i in range(1, n + 1): for j in range(1, m + 1): cost = abs(s[i - 1] - t[j - 1]) dtw_matrix[i, j] = cost + min(dtw_matrix[i - 1, j], dtw_matrix[i, j - 1], dtw_matrix[i - 1, j - 1]) return dtw_matrix[n, m] def calculate_dtw(seq1, seq2): s = np.array(seq1)[:, 1] t = np.array(seq2)[:, 1] return dtw(s, t) # 示例代码 seq1 = [(1, 10), (2, 20), (3, 30), (4, 40),(5,41)] seq2 = [(1, 15), (2, 32),(3, 25), (4, 35),(5, 49)] dtw_distance = calculate_dtw(seq1, seq2) print('DTW距离:', dtw_distance)将这段代码
时间: 2023-06-16 10:04:05 浏览: 114
这段代码实现了 DTW(Dynamic Time Warping)算法,用于计算两个时间序列之间的相似度。具体来说,它计算了两个序列之间的最小距离路径,并返回路径长度作为 DTW 距离。
代码中的 `dtw()` 函数实现了 DTW 算法的核心部分,即动态规划过程。它维护了一个 `dtw_matrix` 矩阵,其中每个元素表示到达该位置的最小距离。在计算 `dtw_matrix` 的过程中,它使用了递归的方式来计算每个位置的最小距离,最终返回 `dtw_matrix[n, m]` 作为 DTW 距离。
`calculate_dtw()` 函数则是对 DTW 算法的封装,它将输入的两个序列转换为 numpy 数组,并调用 `dtw()` 函数来计算它们之间的 DTW 距离。最后,示例代码展示了如何使用这些函数来计算两个示例序列之间的 DTW 距离,并将结果输出到控制台中。
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import numpy as np def dtw(s, t): n, m = len(s), len(t) dtw_matrix = np.zeros((n + 1, m + 1)) for i in range(1, n + 1): dtw_matrix[i, 0] = float('inf') for j in range(1, m + 1): dtw_matrix[0, j] = float('inf') dtw_matrix[0, 0] = 0 for i in range(1, n + 1): for j in range(1, m + 1): cost = abs(s[i - 1] - t[j - 1]) dtw_matrix[i, j] = cost + min(dtw_matrix[i - 1, j], dtw_matrix[i, j - 1], dtw_matrix[i - 1, j - 1]) return dtw_matrix[n, m] def calculate_dtw(seq1, seq2): s = np.array(seq1)[:, 1] t = np.array(seq2)[:, 1] return dtw(s, t) # 示例代码 seq1 = [(1, 10), (2, 20), (3, 30), (4, 40),(5,41)] seq2 = [(1, 15), (2, 32),(3, 25), (4, 35),(5, 49)] dtw_distance = calculate_dtw(seq1, seq2) print('DTW距离:', dtw_distance)将上面的代码在成本矩阵上加入一个时间权重,时间权重要考虑时间序列的
变化趋势,可以将时间权重加入到每个代价值的计算中。修改后的代码如下:
import numpy as np
def dtw(s, t):
n, m = len(s), len(t)
dtw_matrix = np.zeros((n + 1, m + 1))
for i in range(1, n + 1):
dtw_matrix[i, 0] = float('inf')
for j in range(1, m + 1):
dtw_matrix[0, j] = float('inf')
dtw_matrix[0, 0] = 0
for i in range(1, n + 1):
for j in range(1, m + 1):
cost = abs(s[i - 1] - t[j - 1]) + abs(i - j) # 添加时间权重,考虑时间序列的变化趋势
dtw_matrix[i, j] = cost + min(dtw_matrix[i - 1, j], dtw_matrix[i, j - 1], dtw_matrix[i - 1, j - 1])
return dtw_matrix[n, m]
def calculate_dtw(seq1, seq2):
s = np.array(seq1)[:, 1]
t = np.array(seq2)[:, 1]
return dtw(s, t)
# 示例代码
seq1 = [(1, 10), (2, 20), (3, 30), (4, 40),(5,41)]
seq2 = [(1, 15), (2, 32),(3, 25), (4, 35),(5, 49)]
dtw_distance = calculate_dtw(seq1, seq2)
print('DTW距离:', dtw_distance)
import numpy as np def mlwf(alpha, beta, t_i, t_j): # 时间权重 g = abs(int(t_i) - int(t_j)) a = -alpha * (g - beta) exp = math.exp(a) omega = 1 / (1 + exp) return omega def dtw(s, t): n, m = len(s), len(t) dtw_matrix = np.zeros((n + 1, m + 1)) for i in range(1, n + 1): dtw_matrix[i, 0] = float('inf') for j in range(1, m + 1): dtw_matrix[0, j] = float('inf') dtw_matrix[0, 0] = 0 for i in range(1, n + 1): for j in range(1, m + 1): cost = abs(s[i - 1] - t[j - 1]) dtw_matrix[i, j] = cost + min(dtw_matrix[i - 1, j], dtw_matrix[i, j - 1], dtw_matrix[i - 1, j - 1]) return dtw_matrix[n, m] def calculate_dtw(seq1, seq2): s = np.array(seq1)[:, 1] t = np.array(seq2)[:, 1] return dtw(s, t) # 示例代码 seq1 = [(1, 10), (2, 20), (3, 30), (4, 40),(5,41)] seq2 = [(1, 15), (2, 32),(3, 25), (4, 35),(5, 49)] dtw_distance = calculate_dtw(seq1, seq2) print('DTW距离:', dtw_distance)帮我修改代码使得上述代码中的t_i和t_j分别为两条时间序列的时间信息,beta为t_i和t_j的中间节点
import math
import numpy as np
def mlwf(alpha, beta, t_i, t_j):
# 时间权重
g = abs(int(t_i) - int(t_j))
a = -alpha * (g - beta)
exp = math.exp(a)
omega = 1 / (1 + exp)
return omega
def dtw(s, t):
n, m = len(s), len(t)
dtw_matrix = np.zeros((n + 1, m + 1))
for i in range(1, n + 1):
dtw_matrix[i, 0] = float('inf')
for j in range(1, m + 1):
dtw_matrix[0, j] = float('inf')
dtw_matrix[0, 0] = 0
for i in range(1, n + 1):
for j in range(1, m + 1):
cost = abs(s[i - 1] - t[j - 1])
beta = (t[i - 1] + t[j - 1]) / 2 # 中间节点
omega = mlwf(alpha=1, beta=beta, t_i=t[i - 1], t_j=t[j - 1]) # 时间权重
dtw_matrix[i, j] = cost * omega + min(dtw_matrix[i - 1, j], dtw_matrix[i, j - 1], dtw_matrix[i - 1, j - 1])
return dtw_matrix[n, m]
def calculate_dtw(seq1, seq2):
s = np.array(seq1)[:, 1]
t = np.array(seq2)[:, 1]
return dtw(s, t)
# 示例代码
seq1 = [(1, 10), (2, 20), (3, 30), (4, 40),(5,41)]
seq2 = [(1, 15), (2, 32),(3, 25), (4, 35),(5, 49)]
dtw_distance = calculate_dtw(seq1, seq2)
print('DTW距离:', dtw_distance)