主成分分析方法及matlab运用解释
主成分分析（PCA）算法介绍及matlab实现案例
主成分分析（PCA）算法介绍及matlab实现案例主成分分析经常被⽤做模型分类时特征的降维，本篇⾸先介绍PCA的步骤，并根据步骤撰写对应的MATLAB代码，最后指明使⽤PCA的步骤。
我们在做分类时，希望提取的特征能够最⼤化将数据分开，如果数据很紧密，模型就⽐较难将其分开，如果数据⽐较离散，那么就⽐较容易分开，换句话说，数据越离散，越容易分开。
那怎么让数据离散呢？离散⼜⽤什么指标衡量呢？统计学的知识告诉我们，数据越离散，⽅差越⼤。
因此，PCA的问题就变为：寻找⼀个坐标轴，使得数据在该坐标轴上⾯离散度最⾼。
也就是寻找⼀个基使得所有数据在这个基上⾯的投影值的⽅差最⼤。
那具体怎么做呢？科学家们已经帮我们做好了，如下步骤：设有m个样本，每个样本有n个特征，组成m⾏n列的矩阵1）将每⼀列特征进⾏均值化处理，特征归⼀化，也称为数据中⼼平移到坐标原点2）求取协⽅差矩阵3）求取协⽅差矩阵的特征值和特征向量4）将特征向量按对应特征值⼤⼩从上到下按⾏排列成矩阵，取前K列组成系数矩阵matlab代码function [coffMatrix,lowData,eigValSort,explained,meanValue] = myPCA(data)%data为row⾏col列矩阵，row为样本数量，col为特征列，每⼀列代表⼀个特征[row , col] = size(data);% 求出每⼀列的均值meanValue = mean(data);% 将每⼀列进⾏均值化处理，特征归⼀化,数据中⼼平移到坐标原点normData = data - repmat(meanValue,[row,1]);%求取协⽅差矩阵covMat = cov(normData);%求取特征值和特征向量[eigVect,eigVal] = eig(covMat);% 将特征向量按对应特征值⼤⼩从上到下按⾏排列成矩阵[sortMat, sortIX] = sort(eigVal,'descend');[B,IX] = sort(sortMat(1,:),'descend');coffMatrix = eigVect(:,IX);% 排序后的特征向量就是新的坐标系lowData = normData * coffMatrix;% 分量得分explained = 100*B/sum(B);%特征值eigValSort = B;%%% [U,S,V] = svd(data);end我们在实际应⽤PCA的时候需要注意保留以下⼏个值。
主成分分析及matlab程序
举例：
某人要做一件上衣要测量很多尺寸，如身长、 袖长、胸围、腰围、肩宽、肩厚等十几项指标， 但某服装厂要生产一批新型服装绝不可能把尺寸 的型号分得过多 ，而是从多种指标中综合成几 个少数的综合指标，做为分类的型号，利用主成 分分析将十几项指标综合成3项指标，一项是反 映长度的指标，一项是反映胖瘦的指标，一项是 反映特体的指标。
2195.7 1408 422.61 4797 1011.8 119.0
5381.72 2699 1639.8 8250 656.5 114.0
1606.15 1314 382.59 5105 556.0 118.4
364.17 1814 198.35 5340 232.1 113.5
3534.00 1261 822.54 4645 902.3 118.5
111.6 1396.35
116.4 554.97
111.3 64.33
117.0 1431.81
117.2 324.72
118.1 716.65
114.9
5.57
117.0 600.98
116.5 468.79
116.3 105.80
115.3 114.40
116.7 428.76
1.将原始数据标准化。 2.建立指标之间的相关系数阵R如下:
正交化特征向量（通常用Jacobi法求特征向量）：
a11
a12
1
=
a21
,
2
=
a22
,
a
p1
a
p
2
a1p
,
p
=
a2
p
,
a
主成分分析方法及matlab运用解释
主成分分析方法在许多实际问题中,多个变量之间就是具有一定的相关关系的。
因此,我们就会很自然地想到,能否在各个变量之间相关关系研究的基础上,用较少的新变量代替原来较多的变量,而且使这些较少的新变量尽可能多地保留原来较多的变量所反映的信息？事实上,这种想法就是可以实现的,这里介绍的主成分分析方法就就是综合处理这种问题的一种强有力的方法。
一、主成分分析的基本原理主成分分析就是把原来多个变量化为少数几个综合指标的一种统计分析方法,从数学角度来瞧,这就是一种降维处理技术。
假定有n 个地理样本,每个样本共有p 个变量描述,这样就构成了一个n×p 阶的地理数据矩阵:111212122212p p n n np x x x x x x X x x x ⎧⎪⎪=⎨⎪⎪⎩L L L L L LL (1)如何从这么多变量的数据中抓住地理事物的内在规律性呢？要解决这一问题,自然要在p 维空间中加以考察,这就是比较麻烦的。
为了克服这一困难,就需要进行降维处理,即用较少的几个综合指标来代替原来较多的变量指标,而且使这些较少的综合指标既能尽量多地反映原来较多指标所反映的信息,同时它们之间又就是彼此独立的。
那么,这些综合指标(即新变量)应如何选取呢？显然,其最简单的形式就就是取原来变量指标的线性组合,适当调整组合系数,使新的变量指标之间相互独立且代表性最好。
如果记原来的变量指标为x 1,x 2,…,x p ,它们的综合指标——新变量指标为z 1,z 2,…,zm(m≤p)。
则11111221221122221122,,.........................................,p p p p m m m mp p z l x l x l x z l x l x l x z l x l x l x =+++⎧⎪=+++⎪⎨⎪⎪=+++⎩L L L (2)在(2)式中,系数l ij 由下列原则来决定:(1)z i 与z j (i≠j ;i,j=1,2,…,m)相互无关;(2)z 1就是x 1,x 2,…,x p 的一切线性组合中方差最大者;z 2就是与z 1不相关的x 1,x 2,…,x p 的所有线性组合中方差最大者;……;z m 就是与z 1,z 2,……z m-1都不相关的x 1,x 2,…,x p 的所有线性组合中方差最大者。
主成分分析和MATLAB应用
主成分分析类型：一种处理高维数据的方法。
降维思想：在实际问题的研究中，往往会涉及众多有关的变量。
但是，变量太多不但会增加计算的复杂性，而且也会给合理地分析问题和解释问题带来困难。
一般说来，虽然每个变量都提供了一定的信息，但其重要性有所不同，而在很多情况下，变量间有一定的相关性，从而使得这些变量所提供的信息在一定程度上有所重叠。
因而人们希望对这些变量加以“改造”，用为数极少的互补相关的新变量来反映原变量所提供的绝大部分信息，通过对新变量的分析达到解决问题的目的。
一、总体主成分1.1 定义设 X 1，X 2，…，X p 为某实际问题所涉及的 p 个随机变量。
记 X=(X 1，X 2，…,Xp)T ，其协方差矩阵为()[(())(())],T ij p p E X E X X E X σ⨯∑==--它是一个 p 阶非负定矩阵。
设1111112212221122221122Tp p Tp pT pp p p pp p Y l X l X l X l X Y l X l X l X l X Y l X l X l X l X⎧==+++⎪==+++⎪⎨⎪⎪==+++⎩（1） 则有()(),1,2,...,,(,)(,),1,2,...,.T T i i i i TT T i j ijij Var Y Var l X l l i p Cov Y Y Cov l X l X l l j p ==∑===∑= （2）第 i 个主成分： 一般地，在约束条件1T i i l l =及(,)0,1,2,..., 1.T i k i k Cov Y Y l l k i =∑==-下，求 l i 使 Var(Y i )达到最大，由此 l i 所确定的T i i Y l X =称为 X 1，X 2，…，X p 的第 i 个主成分。
1.2 总体主成分的计算设 ∑是12(,,...,)T p X X X X =的协方差矩阵，∑的特征值及相应的正交单位化特征向量分别为120p λλλ≥≥≥≥及12,,...,,p e e e则 X 的第 i 个主成分为1122,1,2,...,,T i i i i ip p Y e X e X e X e X i p ==+++= （3）此时(),1,2,...,,(,)0,.Ti i i i Ti k i k Var Y e e i p Cov Y Y e e i k λ⎧=∑==⎪⎨=∑=≠⎪⎩ 记 12(,,...,)T p Y Y Y Y = 为主成分向量，则 Y=P T X ，其中12(,,...,)p P e e e =，且12()()(,,...,),T T p Cov Y Cov P X P P Diag λλλ==∑=Λ=定义第 i 个主成分的贡献率：1ipii λλ=∑；前m 个主成分累计贡献率：11mii pii λλ==∑∑，它表明前 m 个主成分Y 1，Y 2，…，Y m 综合提供 X 1，X 2，…，X p 中信息的能力。
主成分分析报告matlab程序
主成分分析报告matlab程序主成分分析报告 Matlab 程序在数据分析和处理的领域中，主成分分析（Principal Component Analysis，PCA）是一种常用且强大的工具。
它能够将多个相关变量转换为一组较少的不相关变量，即主成分，同时尽可能多地保留原始数据的信息。
在 Matlab 中，我们可以通过编写程序来实现主成分分析，这为我们的数据处理和理解提供了极大的便利。
主成分分析的基本思想是找到数据中的主要方向或模式。
这些主要方向是通过对数据的协方差矩阵进行特征值分解得到的。
最大的特征值对应的特征向量就是第一主成分的方向，第二大的特征值对应的特征向量就是第二主成分的方向，以此类推。
在 Matlab 中，我们首先需要导入数据。
假设我们的数据存储在一个名为｀data` 的矩阵中，每一行代表一个观测值，每一列代表一个变量。
｀｀｀matlabdata ＝ load(＇your_data_filetxt'）；％替换为您的数据文件路径｀｀｀接下来，我们需要对数据进行中心化处理，即每个变量减去其均值。
｀｀｀matlabcentered_data ＝ data repmat(mean(data)， size(data, 1)， 1)；｀｀｀然后，计算协方差矩阵。
｀｀｀matlabcov_matrix ＝ cov(centered_data)；｀｀｀接下来进行特征值分解。
｀｀｀matlabV, D ＝ eig(cov_matrix)；｀｀｀｀V` 是特征向量矩阵，｀D` 是对角矩阵，其对角元素是特征值。
我们对特征值进行从大到小的排序，并相应地对特征向量进行重新排列。
｀｀｀matlablambda, index ＝ sort(diag(D)，＇descend'）；sorted_V ＝ V(：， index)；｀｀｀此时，｀sorted_V` 的每一列就是一个主成分的方向。
为了计算每个观测值在主成分上的得分，我们可以使用以下代码：｀｀｀matlabprincipal_components ＝ centered_data sorted_V;｀｀｀我们还可以计算每个主成分解释的方差比例。
主成分分析PCA(含有详细推导过程以和案例分析matlab版)
主成分分析法(PCA)在实际问题中.我们经常会遇到研究多个变量的问题.而且在多数情况下.多个变量之间常常存在一定的相关性。
由于变量个数较多再加上变量之间的相关性.势必增加了分析问题的复杂性。
如何从多个变量中综合为少数几个代表性变量.既能够代表原始变量的绝大多数信息.又互不相关.并且在新的综合变量基础上.可以进一步的统计分析.这时就需要进行主成分分析。
I. 主成分分析法(PCA)模型（一）主成分分析的基本思想主成分分析是采取一种数学降维的方法.找出几个综合变量来代替原来众多的变量.使这些综合变量能尽可能地代表原来变量的信息量.而且彼此之间互不相关。
这种将把多个变量化为少数几个互相无关的综合变量的统计分析方法就叫做主成分分析或主分量分析。
主成分分析所要做的就是设法将原来众多具有一定相关性的变量.重新组合为一组新的相互无关的综合变量来代替原来变量。
通常.数学上的处理方法就是将原来的变量做线性组合.作为新的综合变量.但是这种组合如果不加以限制.则可以有很多.应该如何选择呢？如果将选取的第一个线性组合即第一个综合变量记为1F .自然希望它尽可能多地反映原来变量的信息.这里“信息”用方差来测量.即希望)(1F Var 越大.表示1F 包含的信息越多。
因此在所有的线性组合中所选取的1F 应该是方差最大的.故称1F 为第一主成分。
如果第一主成分不足以代表原来p 个变量的信息.再考虑选取2F 即第二个线性组合.为了有效地反映原来信息.1F 已有的信息就不需要再出现在2F 中.用数学语言表达就是要求0),(21 F F Cov .称2F 为第二主成分.依此类推可以构造出第三、四……第p 个主成分。
（二）主成分分析的数学模型 对于一个样本资料.观测p 个变量p x x x ,,21.n 个样品的数据资料阵为：⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛=np n n p p x x x x x x x x x X 212222111211()p x x x ,,21=其中：p j x x x x nj j j j ,2,1,21=⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=主成分分析就是将p 个观测变量综合成为p 个新的变量（综合变量）.即⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧+++=+++=+++=ppp p p p pp p p x a x a x a F x a x a x a F x a x a x a F 22112222121212121111 简写为：p jp j j j x x x F ααα+++= 2211p j ,,2,1 =要求模型满足以下条件：①j i F F ,互不相关（j i ≠.p j i ,,2,1, =） ②1F 的方差大于2F 的方差大于3F 的方差.依次类推 ③.,2,1122221p k a a a kp k k ==+++于是.称1F 为第一主成分.2F 为第二主成分.依此类推.有第p 个主成分。
Matlab中的多变量数据分析方法介绍
Matlab中的多变量数据分析方法介绍引言：数据分析是现代科学和工程领域中的重要组成部分。
在大数据时代，我们经常需要处理和分析的是多个变量之间的复杂关系。
Matlab作为一个功能强大的数值计算环境，提供了许多用于多变量数据分析的工具和函数。
本文将介绍一些常用的Matlab多变量数据分析方法，并结合实际案例进行说明。
一、主成分分析（Principal Component Analysis）主成分分析是一种经典的多变量数据分析方法，它可以将高维数据集映射到一个更低维的空间中，同时保持数据的主要特征。
在Matlab中，可以使用pca函数来进行主成分分析。
下面我们以一组山地气象数据为例，进行主成分分析：```matlabload data.mat[coeff,score,latent,tsquared] = pca(data);```上述代码中，`data`是一个包含多个变量的矩阵，`coeff`表示主成分分析后的系数矩阵，`score`表示投影后的数据集，`latent`是每个主成分的方差贡献率，`tsquared`表示样本点的Hotelling T^2统计量。
二、聚类分析（Cluster Analysis）聚类分析是一种将样本分组为具有相似特征的群组的方法。
在Matlab中，可以使用`clusterdata`函数进行聚类分析。
下面我们以一个鸢尾花的数据集为例，对花的属性进行聚类分析：```matlabload fisheririsclust = clusterdata(meas, 'linkage', 'ward', 'maxclust', 3);```上述代码中，`meas`是一个包含多个花的属性的矩阵，`clust`表示每个样本所属的聚类簇。
三、因子分析（Factor Analysis）因子分析是一种用于发现潜在因子并研究它们之间关系的统计方法。
在Matlab 中，可以使用`factoran`函数进行因子分析。
Matlab主成分分析：详解+实例
主成分分析
总结:
主 原始变量 目标
成
X1, , Xm
主成分
Z1, ,Zp
分
线性组合
分
Z1, , Zp 互不相关
析 的
信息不重合 按‘重要性’排序
求解主 成分
思
Z1, , Zp
想 Var(Z1) Var(Z2 ) Var(Zp )
r
i r 2(z j , xi )，
j1
这里r(z j , xi )表示zj 与 xi 的相关系数。
主成分分析
1 2 0
例1 设 x [ x1, x2 , x3 ]T 且 R 2 5 0
0 0 0
则可算得1 5.8284，2 0.1716，如果我们仅取第
一个主成分，由于其累积贡献率已经达到97.14%， 似乎很理想了，但如果进一步计算主成分对原变量的
c1 x1+ c2 x2+… +cp xp
我们希望选择适当的权重能更好地区分学生的 成绩. 每个学生都对应一个这样的综合成绩, 记 为s1, s2,…, sn , n为学生人数. 如果这些值很分散, 表明区分好, 即是说, 需要寻找这样的加权, 能使 s1, s2,…, sn 尽可能的分散, 下面来看的统计定义.
x5:交通和通讯,
x6:娱乐教育文化服务,
x7:居住,
x8:杂项商品和服务.
对居民消费数据做主成分分析.
聚类分析
聚类分析
聚类分析
计算的Matlab程序如下:
clc,clear load czjm1999.txt
%把原始数据保存在纯文本文件czjm1999.txt中
机器学习(MATLAB版)ch09-主成分分析法 教学课件
PCA算法的MATLAB实现
输出参数说明: (1)coe 为主成分系数，就是散布矩阵(协方差矩阵)的特征量矩阵(也就是投影矩阵)。完整输出的情况下是 一个 m x m 阵。每都是一个特征量，按对应的特征值的大小从大到小进行排列。 (2) score 为nx m 阵，满足 score =X*coe。注意，如果使用 pca 时默认中心化(即不对Centered’设置 oF)，拿 X*coe 和 score 对比时，必须将X中心化后再乘以 coeft，然后再和 score 对比。同样，如果 pca 使用的是默认值，恢复的X = score *coeff’ (注意转置)是中心化后的数据。 (3)latent 为主成分方差，也就是各特征向量对应的特征值，从大到小进行排列。 (4) tsquared 为t2统计量。 (5)explained 为每一个主成分所贡献的比例，可以更直观地选择所需要降维的维数。 (6)mu为X 按列的均值，仅当Centered’置于on’(默认值)时才会返回此变量。
PCA算法的MATLAB实现
②Centered’(是否中心化)，该参数有两种取值:(a)on’(默认中心化)(b)ofF该参数的作用是选择是否对 数据进行中心化，即数据的特征是否进行零均值化(即按列减去均值，如果选择了on’，则可用 score*coef”恢复中心化后的;若选择了of，则可用 score*coef’恢复原始的 X。 ③‘Economy’(经济模式)，该参数有两种取值:(a)on’(默认)b)of。有时候输出的 coeff (mx m 矩阵)过 大，而且是没有必要的(因为要降维)，所以可以只输出 coeff(以及 score,latent)的前l列，l是低维空间的 维数，这个参数值默认是on’。如果要看见完整的 PCA 结果，则可以设置为“off”。 ④NumComponents’(指定的成分数)这个参数有两种取值:(a)number of variables(默认)，(b)scalar integer。输出指定的成分数是更为灵活的 Economy，但是经过试验发现指定成分数仅在小于时有效，大 于时无效。默认是 number of variables (即m，特征个数)。
主成分分析yuMatLAB应用
§10.利用Matlab 编程实现主成分分析1.概述Matlab 语言是当今国际上科学界 (尤其是自动控制领域) 最具影响力、也是最有活力的软件。
它起源于矩阵运算，并已经发展成一种高度集成的计算机语言。
它提供了强大的科学运算、灵活的程序设计流程、高质量的图形可视化与界面设计、与其他程序和语言的便捷接口的功能。
Matlab 语言在各国高校与研究单位起着重大的作用。
主成分分析是把原来多个变量划为少数几个综合指标的一种统计分析方法，从数学角度来看，这是一种降维处理技术。
1.1主成分分析计算步骤① 计算相关系数矩阵⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡=pp p p p p r r r r r r r r r R 212222111211 （1） 在（3.5.3）式中，r ij （i ，j=1，2，…，p ）为原变量的xi 与xj 之间的相关系数，其计算公式为∑∑∑===----=nknk j kj i ki nkj kj i ki ij x x x x x x x x r 11221)()())(( （2）因为R 是实对称矩阵（即r ij =r ji ），所以只需计算上三角元素或下三角元素即可。
② 计算特征值与特征向量首先解特征方程0=-R I λ，通常用雅可比法（Jacobi ）求出特征值),,2,1(p i i =λ，并使其按大小顺序排列，即0,21≥≥≥≥pλλλ ；然后分别求出对应于特征值i λ的特征向量),,2,1(p i e i =。
这里要求i e =1，即112=∑=pj ij e ，其中ij e 表示向量i e 的第j 个分量。
③ 计算主成分贡献率及累计贡献率 主成分i z 的贡献率为),,2,1(1p i pk ki=∑=λλ累计贡献率为),,2,1(11p i pk kik k=∑∑==λλ一般取累计贡献率达85—95%的特征值m λλλ,,,21 所对应的第一、第二，…，第m （m ≤p ）个主成分。
MATLAB中的数据降维与主成分分析方法
MATLAB中的数据降维与主成分分析方法导言：数据降维是一种常见的数据预处理技术，通过减少数据特征的数量，将高维数据转化为低维数据，并保留原始数据的重要信息。
主成分分析（Principal Component Analysis, PCA）是一种常用的数据降维方法，它通过线性变换将高维数据映射到低维空间，使得数据在新的坐标系下具有最大的方差。
本文将介绍MATLAB中的数据降维与主成分分析方法，并探讨其应用领域和局限性。
一、MATLAB中的数据降维函数1.1 主成分分析函数pca在MATLAB中，数据降维与主成分分析可以通过内置函数pca实现。
pca函数的基本语法如下：```matlab[coeff,score,latent,tsquared,explained] = pca(X)```其中，X是一个m×n的矩阵，其中每一行表示一个样本，每一列表示一个特征。
函数返回值中，coeff是一个n×n的矩阵，表示原始特征与主成分之间的线性关系；score是一个m×n的矩阵，表示样本在主成分上的投影；latent是一个n×1的向量，表示每个主成分的方差贡献程度；explained是一个n×1的向量，表示每个主成分的方差解释程度。
1.2 主成分分析函数pcares除了pca函数外，MATLAB还提供了另一个主成分分析函数pcares，用于计算主成分分析的残差矩阵。
pcares函数的基本语法如下：```matlab[R,SSM,SSE] = pcares(X,m)```其中，X是一个m×n的矩阵，m表示样本数，n表示特征数。
R是一个m×n的矩阵，表示主成分分析的残差矩阵；SSM是一个n×1的向量，表示主成分模型的平方和；SSE是一个n×1的向量，表示残差模型的平方和。
二、主成分分析方法的应用主成分分析方法在数据降维领域有广泛的应用。
主成分分析法例子与matlab中的应用
主成分分析法例子与matlab 中的应运可联系我邮箱 ******************1.概述主成分分析也称主分量分析，旨在利用降维的思想，把多指标转化为少数几个综合指标。
在实证问题研究中，为了全面、系统地分析问题，我们必须考虑众多影响因素。
这些涉及的因素一般称为指标，在多元统计分析中也称为变量。
因为每个变量都在不同程度上反映了所研究问题的某些信息，并且指标之间彼此有一定的相关性，因而所得的统计数据反映的信息在一定程度上有重叠。
在用统计方法研究多变量问题时，变量太 多会增加计算量和增加分析问题的复杂性，人们希望在进行定量分析的过程中，涉及的变量较少，得到的信息量较多。
1.1主成分分析计算步骤① 计算相关系数矩阵⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡=pp p p p p r r r r r r r r r R 212222111211 （1）在（3.5.3）式中，r ij （i ，j=1，2，…，p ）为原变量的xi 与xj 之间的相关系数，其计算公式为∑∑∑===----=nk nk j kji kink j kj i kiij x xx xx x x xr 11221)()())(( （2）因为R 是实对称矩阵（即r ij =r ji ），所以只需计算上三角元素或下三角元素即可。
② 计算特征值与特征向量首先解特征方程0=-R I λ，通常用雅可比法（Jacobi ）求出特征值),,2,1(p i i =λ，并使其按大小顺序排列，即0,21≥≥≥≥pλλλ ；然后分别求出对应于特征值i λ的特征向量),,2,1(p i e i =。
这里要求i e =1，即112=∑=pj ij e ，其中ij e 表示向量i e 的第j 个分量。
③ 计算主成分贡献率及累计贡献率 主成分i z 的贡献率为),,2,1(1p i pk ki=∑=λλ累计贡献率为),,2,1(11p i pk kik k=∑∑==λλ一般取累计贡献率达85—95%的特征值m λλλ,,,21 所对应的第一、第二，…，第m （m ≤p ）个主成分。
主成分分析法MATLAB的实现
主成分分析法MATLAB的实现在MATLAB中，主成分分析是通过`pca`函数实现的。
`pca`函数的语法如下：```[coeff,score,latent,tsquared,explained,mu] = pca(X)```- `latent`是一个长度为$p$的向量，表示每个主成分的方差。
- `tsquared`是一个长度为$n$的向量，表示每个样本在主成分上的投影平方和。
- `explained`是一个长度为$p$的向量，表示每个主成分的方差贡献率。
- `mu`是一个长度为$p$的向量，表示每个特征的平均值。
下面我们将用一个简单的例子演示如何使用MATLAB进行主成分分析。
假设我们有一个包含4个样本和3个特征的数据集：```matlabX=[1,2,3;2,4,6;3,6,9;4,8,12];```首先，我们需要对数据进行归一化处理，以保证不同特征之间的量纲一致。
```matlabX_norm = zscore(X);```然后，我们可以使用`pca`函数进行主成分分析：```matlab[coeff, score, latent, ~, explained, ~] = pca(X_norm);```在这个示例中，我们只关心`coeff`、`score`、`latent`和`explained`这四个输出。
`coeff`给出了主成分的系数，可以用于计算每个样本在每个主成分上的投影：```matlabproj = score * coeff';````latent`表示每个主成分的方差，我们可以通过对`latent`中的元素求和来得到总方差的百分比贡献：```matlabvar_contrib = cumsum(latent) / sum(latent);````explained`向量可以直接给出每个主成分的方差贡献率。
最后，我们可以绘制一个累积方差贡献率的曲线：```matlabplot(1:length(var_contrib), var_contrib, 'ro-');ylabel('Cumulative Variance Contribution');```这样，我们就完成了主成分分析的实现。
利用Matlab进行主成分分析与因子分析
利用Matlab进行主成分分析与因子分析主成分分析和因子分析是统计学中常用的多元数据分析方法，在数据降维和变量关系探索中有着广泛的应用。
本文将介绍如何使用Matlab进行主成分分析和因子分析，并通过实例演示其具体操作与应用。
一、主成分分析主成分分析（Principal Component Analysis，PCA）是一种降维技术，通过线性变换将原始的高维数据转换为低维空间，使得新的特征变量（主成分）能够尽量保持原始数据的信息。
主成分分析的目标是找到一个能够最大程度解释观测数据方差的新投影，使得新的特征变量之间相互独立。
在Matlab中，可以使用pca函数实现主成分分析。
以一个实例来说明：假设有一组包含5个变量和100个观测样本的数据集，我们希望进行主成分分析。
```matlabdata = rand(100, 5); % 生成100行5列的随机数据[coeff, score, latent, ~, explained] = pca(data);```在上述代码中，首先生成一个100行5列的随机数据集，然后通过pca函数进行主成分分析。
函数返回的coeff代表主成分系数矩阵，score代表样本在主成分上的投影值，latent是每个主成分的方差大小，explained表示每个主成分解释的方差百分比。
主成分分析的结果可以通过绘制累计方差解释图来进行解释。
代码如下所示：```matlabbar(explained);ylabel('方差百分比(%)');title('累计方差解释');```该代码将绘制一个柱状图，横轴代表主成分，纵轴代表方差百分比，可以直观地观察到每个主成分解释的方差比例。
二、因子分析因子分析（Factor Analysis）是一种变量关系探索方法，它可以通过线性组合的方式提取潜在变量（因子），用以解释观测变量之间的相关性。
因子分析的目标是通过最小化观测变量与因子的误差，找到最简单、最能解释变量之间关系的因子。
Matlab中的主成分分析方法与实例分析
Matlab中的主成分分析方法与实例分析引言主成分分析（Principal Component Analysis，PCA）是一种常用的多变量分析方法，广泛应用于数据降维、特征提取和可视化等领域。
在Matlab中，通过调用PCA函数，可以方便地实现主成分分析。
本文将介绍Matlab中的主成分分析方法，并通过实例分析展示其应用。
一、主成分分析方法概述主成分分析通过线性变换将原始数据转换为新的坐标系，使得转换后的变量彼此之间不相关。
在新的坐标系中，第一个主成分具有最大的方差，第二个主成分具有次大的方差，并且与第一个主成分无关，以此类推。
主成分分析的基本思想是将高维数据投影到低维空间上，保留数据中所包含的主要信息，尽可能地减少信息损失。
二、Matlab中的主成分分析函数在Matlab中，通过调用pca函数可以进行主成分分析。
该函数的基本用法如下：\[coeff, score, latent, tsquared, explained, mu] = pca(X)\]其中，X代表待分析的数据矩阵，coeff是主成分系数矩阵，score是数据在主成分上的投影，latent是各主成分的方差，tsquared是数据的Hotelling T平方统计量，explained是各主成分的方差贡献率，mu是数据的均值。
三、主成分分析的实例分析为了进一步说明主成分分析的应用，我们将通过一个实例来展示其具体步骤。
假设我们有一个数据集，包含了100个样本和5个特征。
首先，我们将数据加载到Matlab中，并进行标准化处理，即将每一列的均值变为0，方差变为1。
这样做可以消除不同特征之间的量纲差异。
接下来，我们调用pca函数对标准化后的数据进行主成分分析。
根据explained 中各主成分的方差贡献率，我们可以选择保留的主成分个数。
通常，我们会选择方差贡献率大于一定阈值（如80%）的主成分。
在实际应用中，保留的主成分个数需要根据具体问题进行调整。
matlab主成分
MATLAB主成分引言主成分分析（Principal Component Analysis，简称PCA）是一种常用的数据降维技术，用于降低数据的维度并保留数据的主要信息。
在MATLAB中，我们可以使用内置的函数和工具箱来实现主成分分析，并应用于各种领域，如图像处理、模式识别和数据挖掘等。
本文将详细介绍MATLAB中主成分分析的原理、应用和实现方法。
二级标题1：主成分分析原理主成分分析的目标是找到一组新的变量，称为主成分，它们是原始数据中变化最大的方向。
主成分是原始变量的线性组合，通过选择合适的权重系数，可以使得主成分能够尽可能地解释原始数据的方差。
主成分分析的基本原理可以归纳为以下几个步骤：三级标题1：数据标准化在进行主成分分析之前，通常需要对数据进行标准化处理，以保证各个变量具有相同的尺度。
常用的标准化方法包括零均值化和单位方差化。
三级标题2：协方差矩阵计算主成分分析的关键是计算数据的协方差矩阵。
协方差矩阵描述了数据之间的相关性，它的特征值和特征向量可以帮助我们找到主成分。
三级标题3：特征值分解通过对协方差矩阵进行特征值分解，我们可以得到特征值和对应的特征向量。
特征值表示了主成分的重要性，特征向量表示了主成分的方向。
三级标题4：选择主成分根据特征值的大小，我们可以选择最大的几个特征值对应的特征向量作为主成分。
通常我们会选择能够解释大部分方差的主成分。
二级标题2：MATLAB中的主成分分析函数MATLAB提供了一些内置的函数和工具箱，用于进行主成分分析。
下面介绍几个常用的函数：三级标题1：pca函数pca函数是MATLAB中的主成分分析函数，它可以直接计算数据的主成分和主成分的方差解释比例。
使用该函数，我们可以轻松地进行主成分分析，并获取主成分的相关信息。
三级标题2：princomp函数princomp函数也是MATLAB中的主成分分析函数，它与pca函数的功能类似，但提供了更多的参数选项，可以进行更灵活的主成分分析。
matlab中pca的用法 -回复
matlab中pca的用法-回复MATLAB中的PCA用于对数据进行主成分分析，从而降低数据的维度并提取出主要的特征。
主成分分析是一种常用的数据降维和特征提取的方法，可用于数据可视化、数据压缩、去噪等应用。
本文将一步一步地介绍如何在MATLAB中使用PCA进行主成分分析。
第一步：加载数据首先，我们需要加载待分析的数据。
在MATLAB中，可以使用`load`函数来加载数据。
假设我们的数据存储在名为"data.mat"的文件中，可以使用以下代码加载数据：load('data.mat');加载完成之后，数据将存储在名为"data"的变量中。
我们可以使用`whos`命令来查看数据的基本信息：whos该命令将显示数据的大小、类型等信息。
第二步：数据预处理在进行主成分分析之前，我们通常需要对数据进行预处理。
预处理的目的是将数据进行标准化或归一化，以便确保不同特征的尺度一致。
常见的预处理方法包括标准化和归一化。
标准化是通过减去均值并除以标准差来将数据的均值调整为0，方差调整为1。
可以使用`zscore`函数来实现标准化，例如：data_std = zscore(data);归一化是通过将数据的值缩放到一个给定的范围，例如0到1。
可以使用`mapminmax`函数来实现归一化，例如：data_normalized = mapminmax(data,0,1);根据实际需求，选择适当的预处理方法对数据进行处理。
第三步：计算协方差矩阵主成分分析的核心是计算数据的协方差矩阵。
协方差矩阵描述了数据中的特征之间的关系。
在MATLAB中，可以使用`cov`函数来计算协方差矩阵，例如：covariance_matrix = cov(data_std);其中，`data_std`是标准化后的数据。
第四步：计算特征向量和特征值协方差矩阵的特征向量和特征值可以告诉我们数据中的主要特征。
主成分分析报告matlab程序
主成分分析报告matlab程序主成分分析报告 Matlab 程序一、引言主成分分析（Principal Component Analysis，PCA）是一种常用的数据分析方法，它可以将多个相关的变量转换为一组较少的不相关的综合变量，即主成分。
这些主成分能够保留原始数据的大部分信息，同时减少数据的维度，便于进一步的分析和处理。
在 Matlab 中，我们可以通过一系列的函数和操作来实现主成分分析。
二、主成分分析的基本原理主成分分析的核心思想是通过线性变换，将原始的高维数据投影到低维空间中，使得投影后的变量具有最大的方差。
具体来说，它是通过计算原始变量的协方差矩阵或相关矩阵的特征值和特征向量来实现的。
假设我们有一个数据集｀X`，其中每一行是一个观测值，每一列是一个变量。
我们首先计算｀X` 的协方差矩阵｀C`，然后求解｀C` 的特征值｀λ` 和特征向量｀v`。
特征值表示对应特征向量方向上的方差大小，特征向量则决定了主成分的方向。
三、Matlab 中实现主成分分析的步骤1、数据准备首先，我们需要将数据导入到 Matlab 中。
假设我们的数据存储在一个矩阵｀data` 中。
2、计算协方差矩阵使用｀cov(data)｀函数计算数据的协方差矩阵。
3、求解特征值和特征向量使用｀eig` 函数求解协方差矩阵的特征值和特征向量。
4、选择主成分根据特征值的大小，选择前几个较大的特征值对应的特征向量作为主成分。
5、计算主成分得分通过将原始数据与选定的特征向量相乘，得到主成分得分。
四、Matlab 代码示例｀｀｀matlab％假设我们的数据存储在变量 data 中data ＝ 1 2 3; 4 5 6; 7 8 9;％计算协方差矩阵covMatrix ＝ cov(data)；％求解特征值和特征向量V, D ＝ eig(covMatrix)；％特征值按降序排列lambda, index ＝ sort(diag(D)，＇descend'）；％选择前两个主成分selectedVectors ＝ V(：， index(1:2)）；％计算主成分得分principalComponentScores ＝ data selectedVectors;｀｀｀五、结果解读得到主成分得分后，我们可以对结果进行分析。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
主成分分析方法
在许多实际问题中,多个变量之间就是具有一定的相关关系的。
因此,我们就会很自然地想到,能否在各个变量之间相关关系研究的基础上,用较少的新变量代替原来较多的变量,而且使这些较少的新变量尽可能多地保留原来较多的变量所反映的信息？事实上,这种想法就是可以实现的,这里介绍的主成分分析方法就就是综合处理这种问题的一种强有力的方法。
一、主成分分析的基本原理
主成分分析就是把原来多个变量化为少数几个综合指标的一种统计分析方法,从数学角度来瞧,这就是一种降维处理技术。
假定有n 个地理样本,每个样本共有p 个变量描述,这样就构成了一个n ×p 阶的地理数据矩阵:
11
12121
22212p p n n np x x x x x x X x x x L L L
L L L L (1)
如何从这么多变量的数据中抓住地理事物的内在规律性呢？要解决这一问题,自然要在p 维空间中加以考察,这就是比较麻烦的。
为了克服这一困难,就需要进行降维处理,即用较少的几个综合指标来代替原来较多的变量指标,而且使这些较少的综合指标既能尽量多地反映原来较多指标所反映的信息,同时它们之间又就是彼此独立的。
那么,这些综合指标(即新变量)应如何选取呢？显然,其最简单的形式就就是取原来变量指标的线性组合,适当调整组合系数,使新的变量指标之间相互独立且代表性最好。
如果记原来的变量指标为x 1,x 2,…,x p ,它们的综合指标——新变量指标为z 1,z 2,…,zm(m ≤p)。
则
1
1111221221122221122,,.........................................
,p p p p
m m m mp p z l x l x l x z l x l x l x z l x l x l x L L L (2)
在(2)式中,系数l ij 由下列原则来决定:
(1)z i 与z j (i ≠ｊ;i,j=1,2,…,m)相互无关;
(2)z 1就是x 1,x 2,…,x p 的一切线性组合中方差最大者;z 2就是与z 1不相关的
x 1,x 2,…,x p 的所有线性组合中方差最大者;……;z m 就是与z 1,z 2,……ｚ
m-1都不相关的x 1,x 2,…,x p 的所有线性组合中方差最大者。
这样决定的新变量指标z 1,z 2,…,zm 分别称为原变量指标x 1,x 2,…,x p 的第一,第二,…,第m 主成分。
其中,z 1在总方差中占的比例最大,z 2,z 3,…,z m 的方差依次递减。
在实际问题的分析中,常挑选前几个最大的主成分,这样既减少了变量的数目,又抓住了主要矛盾,简化了变量之间的关系。
从以上分析可以瞧出,找主成分就就是确定原来变量x j (j=1,2,…,p)在诸主成分z i (i=1,2,…,m)上的载荷l ij (i=1,2,…,m;j=1,2,…,p),从数学上容易知道,它们分别就是x 1,x 2,…,x p 的相关矩阵的m 个较大的特征值所对应的特征向量。
二、主成分分析的计算步骤
通过上述主成分分析的基本原理的介绍,我们可以把主成分分析计算步骤归纳如
下:
（1)计算相关系数矩阵
11
12121
22212p p p p pp r r r r r r R r r r L L L
L L L L (3)
在公式(3)中,r ij (i,j=1,2,…,p)为原来变量x i 与x j 的相关系数,其计算公式为
因为R 就是实对称矩阵(即r ij =r ji ),所以只需计算其上三角元素或下三角元素即可。
(2)计算特征值与特征向量
首先解特征方程｜λＩ-R ｜=0求出特征值λ
i (i=1,2,…,p),并使其按大小顺序排列,即λ1≥λ2≥…,≥λp ≥０;然后分别求出对应于特征值λi 的特征向量e i (i=1,2,…,p)。
（2)计算主成分贡献率及累计贡献率
主成分i z 贡献率:1/(1,2,,)p i k
k r i p L ,累计贡献率:11/p m
k k k k 。
一般取累计贡献率达85-95％的特征值
λ1,λ2,…,λm 所对应的第一,第二,……,第m(m ≤p)个主成分。
（3)计算主成分载荷
(,)(,1,2,,)
k i k ki p z x e i k p L (5) 由此可以进一步计算主成分得分
: 11
12121
22212m m n n nm z z z z z z Z z z z L L L
L L L L (6)
matlab:princomp 解释
主成分分析函数:
[coeff,score,letent]=princomp(x);
供献率:每一维数据对于区分全部数据的供献
,供献率最大的显然就是主成分,第
二大的就是次主成分、、、、、、
[coef,score,latent,t2] = princomp(x);
x:为要输入的n维原始数据。
带入这个matlab自带函数,将会生成新的n维加工后的数据(即score)。
此数据与之前的n维原始数据一一对应。
score:生成的n维加工后的数据存在score里。
它就是对原始数据进行的解析,进而在新的坐标系下获得的数据。
她将这n维数据按供献率由大到小分列。
(即在改变坐标系的景象下,又对n维数据排序)
latent:就是一维列向量,每一个数据就是对应score里响应维的供献率,因为数占领n维所以列向量有n个数据。
由大到小分列(因为score也就是按供献率由大到小分列)。
coef:就是系数矩阵。
经由过程cofe可以知道x就是如何转换成score的。
但这个转换不就是单纯的转换,必须使用下列计算方法,即
score(:,i)=coef*(x(:,i)-mean(x(:,i))),这样才能得到。
用您的原矩阵x*coeff(:,1:n)才就是您要的的新数据,其中的n就是您想降到多少维。
而n的取值取决于对特征值的累计贡献率的计算。