用C语言做一个三类的fisher分类器

时间: 2024-01-30 08:02:34 浏览: 27
以下是一个简单的三类Fisher分类器的C语言代码: ```c #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <math.h> #define N 3 // 三类 #define M 2 // 二维特征向量 double** allocate_matrix(int rows, int cols) { double** matrix = (double**) malloc(rows * sizeof(double*)); for (int i = 0; i < rows; i++) { matrix[i] = (double*) malloc(cols * sizeof(double)); } return matrix; } void free_matrix(double** matrix, int rows) { for (int i = 0; i < rows; i++) { free(matrix[i]); } free(matrix); } void print_matrix(double** matrix, int rows, int cols) { for (int i = 0; i < rows; i++) { for (int j = 0; j < cols; j++) { printf("%f\t", matrix[i][j]); } printf("\n"); } } void transpose(double** matrix, int rows, int cols, double** result) { for (int i = 0; i < rows; i++) { for (int j = 0; j < cols; j++) { result[j][i] = matrix[i][j]; } } } void multiply(double** matrix1, int rows1, int cols1, double** matrix2, int rows2, int cols2, double** result) { for (int i = 0; i < rows1; i++) { for (int j = 0; j < cols2; j++) { result[i][j] = 0.0; for (int k = 0; k < cols1; k++) { result[i][j] += matrix1[i][k] * matrix2[k][j]; } } } } void subtract(double** matrix1, double** matrix2, int rows, int cols, double** result) { for (int i = 0; i < rows; i++) { for (int j = 0; j < cols; j++) { result[i][j] = matrix1[i][j] - matrix2[i][j]; } } } double** inverse(double** matrix, int n) { double** inverse = allocate_matrix(n, n); double det = 1.0 / (matrix[0][0] * matrix[1][1] - matrix[0][1] * matrix[1][0]); inverse[0][0] = det * matrix[1][1]; inverse[0][1] = det * -matrix[0][1]; inverse[1][0] = det * -matrix[1][0]; inverse[1][1] = det * matrix[0][0]; return inverse; } double** compute_mean(double** matrix, int rows, int cols) { double** mean = allocate_matrix(1, cols); for (int j = 0; j < cols; j++) { mean[0][j] = 0.0; for (int i = 0; i < rows; i++) { mean[0][j] += matrix[i][j]; } mean[0][j] /= rows; } return mean; } double** compute_covariance(double** matrix, int rows, int cols) { double** covariance = allocate_matrix(cols, cols); double** mean = compute_mean(matrix, rows, cols); double** centered = allocate_matrix(rows, cols); subtract(matrix, mean, rows, cols, centered); double** transpose_centered = allocate_matrix(cols, rows); transpose(centered, rows, cols, transpose_centered); multiply(transpose_centered, cols, rows, centered, rows, cols, covariance); for (int i = 0; i < cols; i++) { for (int j = 0; j < cols; j++) { covariance[i][j] /= rows - 1; } } free_matrix(mean, 1); free_matrix(centered, rows); free_matrix(transpose_centered, cols); return covariance; } double** compute_fisher_coefficients(double** matrix1, int rows1, double** matrix2, int rows2, double** matrix3, int rows3) { double** mean1 = compute_mean(matrix1, rows1, M); double** mean2 = compute_mean(matrix2, rows2, M); double** mean3 = compute_mean(matrix3, rows3, M); double** covariance1 = compute_covariance(matrix1, rows1, M); double** covariance2 = compute_covariance(matrix2, rows2, M); double** covariance3 = compute_covariance(matrix3, rows3, M); double** pooled_covariance = allocate_matrix(M, M); for (int i = 0; i < M; i++) { for (int j = 0; j < M; j++) { pooled_covariance[i][j] = covariance1[i][j] + covariance2[i][j] + covariance3[i][j]; } } for (int i = 0; i < M; i++) { for (int j = 0; j < M; j++) { pooled_covariance[i][j] /= (rows1 + rows2 + rows3) - N; } } double** inverse_pooled_covariance = inverse(pooled_covariance, M); double** difference1 = allocate_matrix(1, M); subtract(mean1, mean2, 1, M, difference1); double** difference2 = allocate_matrix(1, M); subtract(mean2, mean3, 1, M, difference2); double** coefficients = allocate_matrix(M, N - 1); multiply(difference1, 1, M, inverse_pooled_covariance, M, M, coefficients); transpose(coefficients, M, N - 1, coefficients); multiply(difference2, 1, M, inverse_pooled_covariance, M, M, &coefficients[N - 2]); free_matrix(mean1, 1); free_matrix(mean2, 1); free_matrix(mean3, 1); free_matrix(covariance1, M); free_matrix(covariance2, M); free_matrix(covariance3, M); free_matrix(pooled_covariance, M); free_matrix(inverse_pooled_covariance, M); free_matrix(difference1, 1); free_matrix(difference2, 1); return coefficients; } int classify(double** coefficients, double* sample) { double max_score = -INFINITY; int max_class = -1; for (int i = 0; i < N - 1; i++) { double score = 0.0; for (int j = 0; j < M; j++) { score += coefficients[i][j] * sample[j]; } if (score > max_score) { max_score = score; max_class = i; } } return max_class; } int main() { double** matrix1 = allocate_matrix(3, 2); matrix1[0][0] = 1.0; matrix1[0][1] = 2.0; matrix1[1][0] = 2.0; matrix1[1][1] = 3.0; matrix1[2][0] = 3.0; matrix1[2][1] = 4.0; double** matrix2 = allocate_matrix(3, 2); matrix2[0][0] = 4.0; matrix2[0][1] = 5.0; matrix2[1][0] = 5.0; matrix2[1][1] = 6.0; matrix2[2][0] = 6.0; matrix2[2][1] = 7.0; double** matrix3 = allocate_matrix(3, 2); matrix3[0][0] = 7.0; matrix3[0][1] = 8.0; matrix3[1][0] = 8.0; matrix3[1][1] = 9.0; matrix3[2][0] = 9.0; matrix3[2][1] = 10.0; double** coefficients = compute_fisher_coefficients(matrix1, 3, matrix2, 3, matrix3, 3); double sample1[2] = {0.5, 1.5}; int class1 = classify(coefficients, sample1); printf("Sample (%f, %f) belongs to class %d\n", sample1[0], sample1[1], class1); double sample2[2] = {5.5, 6.5}; int class2 = classify(coefficients, sample2); printf("Sample (%f, %f) belongs to class %d\n", sample2[0], sample2[1], class2); double sample3[2] = {8.5, 9.5}; int class3 = classify(coefficients, sample3); printf("Sample (%f, %f) belongs to class %d\n", sample3[0], sample3[1], class3); free_matrix(matrix1, 3); free_matrix(matrix2, 3); free_matrix(matrix3, 3); free_matrix(coefficients, N - 1); return 0; } ``` 在这个例子中,我们使用了三个由二维特征向量组成的类别,使用Fisher分类器对新的样本进行分类。在`compute_fisher_coefficients`函数中,我们计算了Fisher系数,然后在`classify`函数中使用它们来对新的样本进行分类。在这个例子中,我们使用了一些硬编码的样本,但是你可以将其替换为任何其他的数据集。

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