文章目录
- Part.I Introduction
- Part.II Distribution Fitter APP 的使用
- Chap.I APP 简介
- Chap.II 简单使用
- Part.III 通过代码实现分布拟合
- Chap.I 基于 fitdist 函数
- Chap.II 获取数据的频率分布后进行曲线拟合
- Reference
Part.I Introduction
本文主要介绍了如何使用 Matlab 对数据的分布进行拟合。也就是 笔者对实现『用 Matlab 拟合出数据的概率分布密度函数』这个目标所进行的一些探索。
Part.II Distribution Fitter APP 的使用
Chap.I APP 简介
此 APP 界面如下所示:
其中Display type
有如下几种:
- Density (PDF):概率密度
- Cumulative probability CDF:累积概率分布
- Quantile (inverser CDF):分位数 (逆 CDF)
- Probability plot:概率图
- Survivor funciton:剩余函数
- Cumulative hazard:累积危险函数
分布类型如下表所示
每种分布得到的拟合参数的个数和名字或将不同,这些可以参看 Matlab 的帮助文档。
Chap.II 简单使用
下面的一个图就是利用此 APP 生成的,上手很简单。
Part.III 通过代码实现分布拟合
Chap.I 基于 fitdist 函数
fitdist 函数或许就是 Distribution Fitter APP 底层实现的一个最为重要的核心函数。
首先介绍一下 fitdist 函数,它可以对数据进行概率分布对象拟合,常用的调用方法为:
pd = fitdist(x,distname) // 一般用这个足矣
pd = fitdist(x,distname,Name,Value)
[pdca,gn,gl] = fitdist(x,distname,'By',groupvar)
[pdca,gn,gl] = fitdist(x,distname,'By',groupvar,Name,Value)
首先是输入参数:
- x:待进行分布拟合的数据
- distname:分布名称,参看上面『分布类型表』
- groupvar:分组变量,暂时用不到,之后可看说明文档
然后是输出参数:
- pd:概率分布,可用
a = pd.a
来获取参数估值a
,一般用这个就行。 - pdca:概率分布对象
- gn:组标签
- gl:分组变量水平
下面是一个示例:
clc;clear
% 构造数据, 生成 10000 个服从 0~1 正态分布的数据
Data=randn(10000,1);
% 正态分布拟合
pd = fitdist(Data,'Normal');
a=pd.mu; b=pd.sigma;
% 绘图
pts=linspace(-5,5,1000);
[yy,xx]=ksdensity(Data,pts);
yy1=normpdf(xx,a,b);
% 绘制概率分布图
plot(xx,yy)
hold on
% 绘制拟合结果
plot(xx,yy1)
legend(['raw';'fit']);
绘图结果如下:
Chap.II 获取数据的频率分布后进行曲线拟合
首先获取数据的频率分布(这一步比较关键)
// 获得的 xx1 和 yy1 只有100个点
[yy1,xx1]=ksdensity(Data);
// 通过 pts 来控制点的个数
pts = linspace(-20,20,1000);
// 根据 pts 获取数据的频率分布
[yy,xx]=ksdensity(Data,pts);
得到数据的概率分布之后,接下来实际上就是曲线拟合了!
下面是一个示例
clc;clear
% 构造数据, 生成 10000 个服从 N(0,5) 正态分布的数据
Data=normrnd(0,5,10000,1);
% 通过 pts 来控制点的个数
pts = linspace(-20,20,1000);
% 根据 pts 获取数据的频率分布
[yy,xx]=ksdensity(Data,pts);
% 定义拟合的公式
%fitEquation = fittype('1/(2*a)*exp(-abs(x-b)/a)', 'coefficients', {'a', 'b'}); % Laplace 分布
fitEquation = fittype('1/sqrt(2*pi)/b*exp(-(x-a)*(x-a)/(2*b*b))', 'coefficients', {'a', 'b'});
% 确定初值
initialGuess = [1, 6];
% 进行曲线拟合
fittedModel = fit(xx', yy', fitEquation, 'StartPoint', initialGuess);
% 展示拟合结果
disp(fittedModel);
% 绘图
plot(xx,yy)
hold on
a=fittedModel.a; b=fittedModel.b;
% yy1=1/(2*a)*exp(-abs(xx-b)/a); % Laplace 分布
yy1=1/sqrt(2*pi)/b*exp(-(xx-a).*(xx-a)/(2*b*b));
plot(xx,yy1)
legend(['raw';'fit']);
得到的分布拟合结果为:
General model:
fittedModel(x) = 1/sqrt(2*pi)/b*exp(-(x-a)*(x-a)/(2*b*b))
Coefficients (with 95% confidence bounds):a = 0.008658 (-0.001162, 0.01848)b = 5.084 (5.076, 5.092)
绘图结果为:
Reference
- Matlab 之曲线拟合