核密度估计-Kernel density estimation--精华汇总

核密度估计(Kernel Density Estimation, KDE)是一种非参数方法,用于估计随机变量的概率密度函数。通过选择合适的带宽(bandwidth)和核函数(如均匀、三角、Epanechnikov等),KDE能平滑地估计数据分布。正态核因其数学特性常用,但带宽的选择直接影响估计结果的质量。过大会导致平滑过度,过小则可能引入噪声。" 53438359,5669012,Redis与Memcache特性对比详解,"['缓存系统', '数据库', '持久化', '数据结构', '内存管理']

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wiki:  https://en.wikipedia.org/wiki/Kernel_density_estimation

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In statisticskernel density estimation (KDE) is a non-parametric way to estimate the probability density function of a random variable. Kernel density estimation is a fundamental data smoothing problem where inferences about the population are made, based on a finite data sample.


核密度估计

在Python中,确定核密度估计Kernel Density Estimation,简称KDE)中的bin数量和宽度是一个重要步骤,因为它直接影响估计的准确性。以下是一些常用的方法: ### 1. 使用Scott公式 Scott公式是一种常用的方法,它根据数据的标准差和样本数量来计算bin的宽度。 ```python import numpy as np import matplotlib.pyplot as plt from scipy.stats import gaussian_kde # 生成一些示例数据 data = np.random.normal(0, 1, 1000) # 使用Scott公式计算bin宽度 std = np.std(data) n = len(data) bin_width = 3.5 * std / (n ** (1/3)) # 计算bin数量 bin_count = int((np.max(data) - np.min(data)) / bin_width) # 进行KDE kde = gaussian_kde(data) # 生成x轴数据 x = np.linspace(np.min(data), np.max(data), 1000) p = kde(x) # 绘制KDE plt.hist(data, bins=bin_count, density=True, alpha=0.5, label='Histogram') plt.plot(x, p, label='KDE') plt.legend() plt.show() ``` ### 2. 使用Silverman公式 Silverman公式是另一种常用的方法,它对Scott公式进行了改进。 ```python # 使用Silverman公式计算bin宽度 bin_width = (std * (4 / (3 * n)) ** 0.2) # 计算bin数量 bin_count = int((np.max(data) - np.min(data)) / bin_width) ``` ### 3. 使用交叉验证 交叉验证是一种更灵活的方法,可以通过最大化似然函数来选择最佳的bin宽度。 ```python # 使用交叉验证选择bin宽度 def cross_validation_bandwidth(data): from sklearn.model_selection import GridSearchCV grid = GridSearchCV(gaussian_kde, {'bw_method': np.linspace(0.1, 1.0, 30)}, cv=5) grid.fit(data) return grid.best_params_['bw_method'] bandwidth = cross_validation_bandwidth(data) kde = gaussian_kde(data, bw_method=bandwidth) p = kde(x) # 绘制KDE plt.hist(data, bins=bin_count, density=True, alpha=0.5, label='Histogram') plt.plot(x, p, label='KDE') plt.legend() plt.show() ``` ###
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