Python實(shí)現(xiàn)灰色關(guān)聯(lián)分析與結(jié)果可視化的詳細(xì)代碼
之前在比賽的時(shí)候需要用Python實(shí)現(xiàn)灰色關(guān)聯(lián)分析,從網(wǎng)上搜了下只有實(shí)現(xiàn)兩個(gè)列之間的,于是我把它改寫(xiě)成了直接想Pandas中的計(jì)算工具直接計(jì)算person系數(shù)那樣的形式,可以對(duì)整個(gè)矩陣進(jìn)行運(yùn)算,并給出了可視化效果,效果請(qǐng)見(jiàn)實(shí)現(xiàn)
灰色關(guān)聯(lián)分析法
對(duì)于兩個(gè)系統(tǒng)之間的因素,其隨時(shí)間或不同對(duì)象而變化的關(guān)聯(lián)性大小的量度,稱(chēng)為關(guān)聯(lián)度。在系統(tǒng)發(fā)展過(guò)程中,若兩個(gè)因素變化的趨勢(shì)具有一致性,即同步變化程度較高,即可謂二者關(guān)聯(lián)程度較高;反之,則較低。因此,灰色關(guān)聯(lián)分析方法,是根據(jù)因素之間發(fā)展趨勢(shì)的相似或相異程度,亦即“灰色關(guān)聯(lián)度”,作為衡量因素間關(guān)聯(lián)程度的一種方法。
簡(jiǎn)介
灰色系統(tǒng)理論提出了對(duì)各子系統(tǒng)進(jìn)行灰色關(guān)聯(lián)度分析的概念,意圖透過(guò)一定的方法,去尋求系統(tǒng)中各子系統(tǒng)(或因素)之間的數(shù)值關(guān)系。因此,灰色關(guān)聯(lián)度分析對(duì)于一個(gè)系統(tǒng)發(fā)展變化態(tài)勢(shì)提供了量化的度量,非常適合動(dòng)態(tài)歷程分析。
計(jì)算步驟
- 確實(shí)參考數(shù)列與比較數(shù)列
- 對(duì)參考數(shù)列與比較數(shù)列進(jìn)行無(wú)量綱化處理
- 計(jì)算關(guān)聯(lián)系數(shù),求關(guān)聯(lián)度
此處我給出的是第三步的實(shí)現(xiàn)方式,無(wú)量綱化請(qǐng)自己處理.數(shù)據(jù)使用UCI的紅酒質(zhì)量數(shù)據(jù)集.
代碼實(shí)現(xiàn)
下載數(shù)據(jù)
import pandas as pd import numpy as np import matplotlib.pyplot as plt %matplotlib inline # 定義下載數(shù)據(jù)的函數(shù) def ReadAndSaveDataByPandas(target_url = None,file_save_path = None ,save=False): if target_url !=None: target_url = ("http://archive.ics.uci.edu/ml/machine-learning-databases/wine-quality/winequality-red.csv") if file_save_path != None: file_save_path = "/home/fonttian/Data/UCI/Glass/glass.csv" wine = pd.read_csv(target_url, header=0, sep=";") if save == True: wine.to_csv(file_save_path, index=False) return wine # 從硬盤(pán)讀取數(shù)據(jù)進(jìn)入內(nèi)存 wine = pd.read_csv("/home/font/Data/UCI/WINE/wine.csv") wine.head()
實(shí)現(xiàn)灰色關(guān)聯(lián)分析
import pandas as pd from numpy import * def GRA_ONE(DataFrame,m=0): gray= DataFrame #讀取為df格式 gray=(gray - gray.min()) / (gray.max() - gray.min()) #標(biāo)準(zhǔn)化 std=gray.iloc[:,m]#為標(biāo)準(zhǔn)要素 ce=gray.iloc[:,0:]#為比較要素 n=ce.shape[0] m=ce.shape[1]#計(jì)算行列 #與標(biāo)準(zhǔn)要素比較,相減 a=zeros([m,n]) for i in range(m): for j in range(n): a[i,j]=abs(ce.iloc[j,i]-std[j]) #取出矩陣中最大值與最小值 c=amax(a) d=amin(a) #計(jì)算值 result=zeros([m,n]) result[i,j]=(d+0.5*c)/(a[i,j]+0.5*c) #求均值,得到灰色關(guān)聯(lián)值 result2=zeros(m) result2[i]=mean(result[i,:]) RT=pd.DataFrame(result2) return RT def GRA(DataFrame): list_columns = [str(s) for s in range(len(DataFrame.columns)) if s not in [None]] df_local = pd.DataFrame(columns=list_columns) for i in range(len(DataFrame.columns)): df_local.iloc[:,i] = GRA_ONE(DataFrame,m=i)[0] return df_local
data_wine_gra = GRA(wine) # data_wine_gra.to_csv(path+"GRA.csv") 存儲(chǔ)結(jié)果到硬盤(pán) data_wine_gra
Empty DataFrame Columns: [0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11] Index: []
結(jié)果可視化
# 灰色關(guān)聯(lián)結(jié)果矩陣可視化 import seaborn as sns %matplotlib inline def ShowGRAHeatMap(DataFrame): import matplotlib.pyplot as plt import seaborn as sns %matplotlib inline colormap = plt.cm.RdBu plt.figure(figsize=(14,12)) plt.title('Pearson Correlation of Features', y=1.05, size=15) sns.heatmap(DataFrame.astype(float),linewidths=0.1,vmax=1.0, square=True, cmap=colormap, linecolor='white', annot=True) plt.show() ShowGRAHeatMap(data_wine_gra)
參考文章
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