关于java实现自定义曲线拟合的研究
项目需要拟合曲线,使用java实现。采用了apache-commons-math3实现自定义的曲线。
作为apache开源的搞数学计算的超强的库,一直不受市场重视。为啥呢?经过研究,使用java这个强制数据类型的语言搞数学计算真是不好玩,比起python的scipy或者matlab的nlinfit函数调用,java真是low爆了。这就是社会现实,数学虽然与编程语言无关,但是编程语言对数学的实现有难易之分。
进入主题,通过java的math3实现自定义的曲线拟合。流程是:先搞清楚怎么自定义曲线,再按照math3的jar包规范编写函数,求解到最佳参数。
- 先分析jar包封装好的多项式拟合与高斯分布的拟合,看源码,知道都包含了两个函数
public double[] gradient(double x, double... parameters){}
public double value(double x, double... parameters){}
基于我学习的既有经验,value函数是搞预测的,输入x与超参数得到计算值;而gradient是求梯度的,通过多项式函数的源码初步确定该函数对每个超参数求偏导,通过高斯分布的gradient函数确定高斯函数的gradient就是对每个参数求偏导。其中高斯函数把参数由俩(均值、方差)变成了仨(系数norm、均值、方差),直接导致了求偏导的时候返回三个梯度。
- 自定义曲线函数 y = a*x.^2+b.*log(c*c.*x)+c./(1+exp(x))
编写java类,实现ParametricUnivariateFunction的接口,重写value与gradient方法,在value里实现公式,在gradient方法里实现公式在x处对abc的分别求导,返回长度为三的数组。此处不列代码了,本身用java搞这个的就不多,就不显摆了。
- 调用函数
创建优化器GaussNewtonOptimizer,曲线拟合对象CurveFitter;使用函数创建一组xy数组,并在y上加噪声;拟合函数,求解得到最优的abc。
【总结】
- java实现曲线拟合太麻烦,不建议使用,但是项目需要的话,用java调用其他语言实现拟合并返回结果真心的慢(比如java调python得到输入流,非常慢)
- java搞梯度太繁琐,远不如其他语言,真心的心累呀。