带截距的多元稳健回归 C++ 实现及案例

时间: 2024-03-12 16:44:20 浏览: 18
多元稳健回归(Robust Regression)是一种针对数据中存在异常值或者噪声的回归分析方法。它的主要特点在于对异常值的抗干扰能力比较强。下面是带截距的多元稳健回归的 C++ 实现及一个简单的案例。 首先,需要实现一个计算加权样本均值和方差的函数: ```c++ #include <vector> #include <cmath> void weighted_mean_var(const std::vector<double>& x, const std::vector<double>& w, double& mean, double& var) { double sum_w = 0.0; double sum_wx = 0.0; double sum_wx2 = 0.0; for (int i = 0; i < x.size(); i++) { sum_w += w[i]; sum_wx += w[i] * x[i]; sum_wx2 += w[i] * x[i] * x[i]; } mean = sum_wx / sum_w; var = (sum_wx2 / sum_w) - std::pow(mean, 2.0); } ``` 然后,实现带截距的多元稳健回归模型: ```c++ #include <vector> #include <Eigen/Dense> class RobustRegression { public: RobustRegression(double tol=1e-4, int max_iter=1000) : tol_(tol), max_iter_(max_iter) {} void fit(const std::vector<std::vector<double>>& X, const std::vector<double>& y); double predict(const std::vector<double>& x); private: double tol_; int max_iter_; Eigen::VectorXd coef_; Eigen::VectorXd resid_; Eigen::VectorXd weights_; void update_weights(); void update_coef(); }; void RobustRegression::fit(const std::vector<std::vector<double>>& X, const std::vector<double>& y) { int n = X.size(); int p = X[0].size(); coef_ = Eigen::VectorXd::Zero(p + 1); resid_ = Eigen::VectorXd::Zero(n); weights_ = Eigen::VectorXd::Ones(n); Eigen::MatrixXd X_mat(n, p + 1); for (int i = 0; i < n; i++) { X_mat(i, 0) = 1.0; for (int j = 0; j < p; j++) { X_mat(i, j + 1) = X[i][j]; } } int iter = 0; while (iter < max_iter_) { Eigen::VectorXd y_pred = X_mat * coef_; resid_ = y - y_pred; update_weights(); update_coef(); iter++; } } double RobustRegression::predict(const std::vector<double>& x) { Eigen::VectorXd x_vec(x.size() + 1); x_vec << 1.0, Eigen::VectorXd::Map(&x[0], x.size()); return x_vec.dot(coef_); } void RobustRegression::update_weights() { double median_resid = resid_.median(); double mad_resid = (resid_.array() - median_resid).array().abs().median(); double c = 1.4826 * mad_resid; weights_ = (resid_.array() / c).array().square().array().max(1.0).matrix(); } void RobustRegression::update_coef() { Eigen::MatrixXd W_mat = weights_.asDiagonal(); Eigen::MatrixXd XtW = X_mat_.transpose() * W_mat; Eigen::MatrixXd XtWX = XtW * X_mat_; Eigen::VectorXd XtWy = XtW * y_; coef_ = XtWX.colPivHouseholderQr().solve(XtWy); } ``` 最后,给出一个简单的案例: ```c++ #include <iostream> #include "robust_regression.h" int main() { std::vector<std::vector<double>> X = {{1.0, 2.0}, {2.0, 3.0}, {3.0, 4.0}, {4.0, 5.0}}; std::vector<double> y = {2.0, 3.0, 4.0, 5.0}; RobustRegression model; model.fit(X, y); std::vector<double> x = {5.0, 6.0}; double y_pred = model.predict(x); std::cout << "Predicted value: " << y_pred << std::endl; return 0; } ```

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