用Python实现插值算法

 更新时间:2022年02月16日 08:43:32   作者:Ken_zju  
大家好,本篇文章主要讲的是用Python实现插值算法,感兴趣的同学赶快来看一看吧,对你有帮助的话记得收藏一下

        数模比赛中,常常需要对数据进行处理和分析,但有时候数据不多,就需要一些方法“模拟产生”一些靠谱的值来满足需求,这就是插值的作用。本文不再具体介绍每个插值算法的内在原理,将直接通过调包实现。

        下面,先上三件套,看一下原始数据的大致情况:

import numpy as np
import pandas as pd
import matplotlib.pyplot as plt
data = pd.read_excel('data.xlsx')

        拉格朗日插值算法

        原始数据我们采用sin(x)的形式,看一下原始数据点:

import scipy
from scipy.interpolate import lagrange
x = np.linspace(0,10,6)      #0~10等差插入11个数,需要预测的值
y = np.sin(x)
x_new = np.linspace(0,10,200)  #用于绘制图形
y_new = np.sin(x_new)
plt.plot(x,y,'ro')
plt.plot(x_new,y_new,'b')

f1 = lagrange(x,y)
plt.plot(x,y,'ro')
plt.plot(x_new,y_new,'b')
plt.plot(x_new,f1(x_new),'g')

        看一下拟合效果:

        分段线性插值 

f4 = scipy.interpolate.interp1d(x,y,kind='linear')
plt.plot(x,y,'ro')
plt.plot(x_new,y_new,'b')
plt.plot(x_new,f4(x_new),'g')

        分段二次(三次)插值

f5 = scipy.interpolate.interp1d(x,y,kind='quadratic')    #三次就是cubic
plt.plot(x,y,'ro')
plt.plot(x_new,y_new,'b')
plt.plot(x_new,f5(x_new),'g')

        牛顿插值法:暂未找到相应的库

        分段三次埃尔米特插值

f5 = scipy.interpolate.interp1d(x,y,kind='quadratic')    #三次就是cubic
plt.plot(x,y,'ro')
plt.plot(x_new,y_new,'b')
plt.plot(x_new,f5(x_new),'g')

        三次样条插值

f3 = scipy.interpolate.CubicSpline(x,y)
plt.plot(x,y,'ro')
plt.plot(x_new,y_new,'b')
plt.plot(x_new,f3(x_new),'g')

        接下来,让我们看看一个具体实例的比较:

y = np.array(data)[:,1]
x = np.linspace(2009,2018,10)
x_new = np.array([2019,2020,2021])
f2 = scipy.interpolate.PchipInterpolator(x,y)
f3 = scipy.interpolate.CubicSpline(x,y)
 
#coding:utf-8
plt.rcParams['font.sans-serif']=['SimHei'] #用来正常显示中文标签
plt.rcParams['axes.unicode_minus']=False #用来正常显示负号
 
plt.plot(x,y,color='black',marker='o',label='样本点')
plt.plot(x_new,f2(x_new),'b-',marker='x',label='分段三次埃米尔特')
plt.plot(x_new,f3(x_new),'r-',marker='x',label='三次样条插值')
plt.xticks(range(2009,2022,1))     #调整x轴间距
plt.legend()
plt.show()

Tips:①最常用的就是埃尔米特三次插值、三次样条插值

          ②拉格朗日插值虽然在训练集上表现良好,但是在测试集上着实难堪,尤其拟合高阶函数时,千万不要轻易用此预测

到此这篇关于用Python实现插值算法的文章就介绍到这了,更多相关Python插值算法内容请搜索脚本之家以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持脚本之家!

相关文章

  • 简单示例入门了解Python TkInter框架

    简单示例入门了解Python TkInter框架

    这篇文章主要为大家通过简单示的示例带大家入门了解Python TkInter框架,让大家对Python TkInter有一个简单的认知,有需要的朋友可以借鉴参考下,希望能够有所帮助,祝大家多多进步
    2023-11-11
  • Pytorch中torch.repeat_interleave()函数使用及说明

    Pytorch中torch.repeat_interleave()函数使用及说明

    这篇文章主要介绍了Pytorch中torch.repeat_interleave()函数使用及说明,具有很好的参考价值,希望对大家有所帮助。如有错误或未考虑完全的地方,望不吝赐教
    2023-01-01
  • Python实现多子图绘制系统的示例详解

    Python实现多子图绘制系统的示例详解

    这篇文章主要介绍了如何利用python实现多子图绘制系统,文中的示例代码讲解详细,具有一定的的参考价值,感兴趣的小伙伴可以跟随小编一起学习一下
    2023-09-09
  • nginx黑名单和django限速,最简单的防恶意请求方法分享

    nginx黑名单和django限速,最简单的防恶意请求方法分享

    今天小编就为大家分享一篇nginx黑名单和django限速,最简单的防恶意请求方法,具有很好的参考价值,希望对大家有所帮助。一起跟随小编过来看看吧
    2019-08-08
  • Python进制转换与反汇编实现流程介绍

    Python进制转换与反汇编实现流程介绍

    这篇文章主要介绍了Python进制转换与反汇编的实现,文中通过示例代码介绍的非常详细,对大家的学习或者工作具有一定的参考学习价值,需要的朋友们下面随着小编来一起学习吧
    2022-10-10
  • python字典取值的几种方法总结

    python字典取值的几种方法总结

    这篇文章主要介绍了python字典取值的几种方法总结,具有很好的参考价值,希望对大家有所帮助。如有错误或未考虑完全的地方,望不吝赐教
    2023-04-04
  • Flask之flask-script模块使用

    Flask之flask-script模块使用

    Flask Script扩展提供向Flask插入外部脚本的功能,这篇文章主要介绍了Flask之flask-script模块使用,小编觉得挺不错的,现在分享给大家,也给大家做个参考。一起跟随小编过来看看吧
    2018-07-07
  • Python图像运算之图像阈值化处理详解

    Python图像运算之图像阈值化处理详解

    这篇文章将详细讲解图像阈值化处理,涉及阈值化处理、固定阈值化处理和自适应阈值化处理,这是图像边缘检测或图像增强等处理的基础,感兴趣的可以了解一下
    2022-04-04
  • 对python 自定义协议的方法详解

    对python 自定义协议的方法详解

    今天小编就为大家分享一篇对python 自定义协议的方法详解,具有很好的参考价值,希望对大家有所帮助。一起跟随小编过来看看吧
    2019-02-02
  • 基于python实现弱密码检测工具

    基于python实现弱密码检测工具

    Python中一个强大的加密模块,提供了许多常见的加密算法和工具,本文我们将使用Python编写一个弱密码检测工具,感兴趣的小伙伴可以了解一下
    2024-01-01

最新评论