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【算法对比图】回归、时序预测的多算法对比图

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发表于 2023-12-21 22:21:00 | 显示全部楼层 |阅读模式

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点击上方蓝字关注我们
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7 ]5 A& r* A5 O; Y9 J0 p+ X( E9 e   注明:此推文来自公众号Lvy的口袋,欢迎大家关注Lvy小姐姐公众号~    多种算法对比图是常用的科研绘图,你知道几种合适的绘图样式呢?
9 k1 c- ~0 g" R6 p: @0 ^8 G- c$ N" L! u' g

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: z* Q/ ^2 R0 P  P9 \7 p+ E
$ t3 |& ^; l0 S( O" w. q( r# c

' o4 J# K+ A7 }) B- G+ y  b9 z9 D3 R1.真实值和预测值展示图
* y9 w6 L5 f  {" w: g2 j  O6 t+ H, y" B0 p( ]; P- n& [5 E

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% B# M1 v8 p2 G; |( P: D* |Tips:数据比较多、算法多的适合比较难看出实际的效果
# W7 z1 O: X$ D$ N  t数据就是各个算法预测值和真实值数据(工具箱直接导出)% a7 I3 l/ h$ Q) O' _7 I/ }
  • data_pre_all=[]; %记录预测数据load(' 多元线性回归  17_Dec_11_34_33 train_result_train_vaild_test.mat')data1=data_Oriny_prey.y_test_predict;data_pre_all=[data_pre_all,data1];data_true=data_Oriny_prey.test_y;load('SSA麻雀搜索算法 随机森林回归  17_Dec_11_35_55 train_result_train_vaild_test.mat')data2=data_Oriny_prey.y_test_predict;data_pre_all=[data_pre_all,data2];load(' SVM-RF回归  17_Dec_11_37_18 train_result_train_vaild_test.mat')data3=data_Oriny_prey.y_test_predict;data_pre_all=[data_pre_all,data3];load(' MLP回归  17_Dec_11_38_31 train_result_train_vaild_test.mat')data4=data_Oriny_prey.y_test_predict;data_pre_all=[data_pre_all,data4];load(' LSTM回归  17_Dec_11_40_29 train_result_train_vaild_test.mat')data5=data_Oriny_prey.y_test_predict;data_pre_all=[data_pre_all,data5];str={'真实值','多元线性回归','SSA麻雀搜索算法 随机森林回归','SVM-RF回归' ,'MLP回归','LSTM回归'};figure('Units', 'pixels', ...    'Position', [300 300 860 375]);plot(data_true,'--*') hold onfor i=1:size(data_pre_all,2)    plot(data_pre_all(:,i))    hold on endlegend(str)set (gca,"FontSize",12,'LineWidth',1.2)box offlegend Box off
    + I4 _( s4 Z, r* Z
    - E0 ]2 i" Q% Y4 o' H0 F9 y9 A" J: v2 [1 ]

    " Q% `( g: n. }3 o2.误差柱状对比图
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    ; j- a9 C; m6 s" d# d5 i2 N, f3 L
    Tips:建议选取量纲差别不大的误差衡量指标,不然可能会有点丑
    $ S' G% c- j9 Z; X: I
  • Test_all=[];for j=1:size(data_pre_all,2)    y_test_predict=data_pre_all(:,j);    test_y=data_true;    test_MAE=sum(abs(y_test_predict-test_y))/length(test_y) ;           test_MAPE=sum(abs((y_test_predict-test_y)./test_y))/length(test_y);      test_MSE=(sum(((y_test_predict-test_y)).^2)/length(test_y));     test_RMSE=sqrt(sum(((y_test_predict-test_y)).^2)/length(test_y));      test_R2= 1 - (norm(test_y - y_test_predict)^2 / norm(test_y - mean(test_y))^2);       Test_all=[Test_all;test_MAE test_MAPE test_MSE test_RMSE test_R2];end%%str={'真实值','多元线性回归','SSA麻雀搜索算法 随机森林回归','SVM-RF回归' ,'MLP回归','LSTM回归'};str1=str(2:end);str2={'MAE','MAPE','MSE','RMSE','R2'};data_out=array2table(Test_all);data_out.Properties.VariableNames=str2;data_out.Properties.RowNames=str1;disp(data_out)%% 柱状图 MAE MAPE RMSE 柱状图适合量纲差别不大的color=    [0.1569    0.4706    0.7098    0.6039    0.7882    0.8588    0.9725    0.6745    0.5490    0.8549    0.9373    0.8275       0.7451    0.7216    0.8627    0.7843    0.1412    0.1373    1.0000    0.5333    0.5176      0.5569    0.8118    0.7882       1.0000    0.5333    0.5176];figure('Units', 'pixels', ...    'Position', [300 300 660 375]);plot_data_t=Test_all(:,[1,2,4])';b=bar(plot_data_t,0.8);hold on
    4 J  ^! }8 |6 m+ o! d# ~for i = 1 : size(plot_data_t,2)    x_data(:, i) = b(i).XEndPoints'; end
    ( {! y' T) c" b" b& J/ wfor i =1:size(plot_data_t,2)b(i).FaceColor = color(i,:);b(i).EdgeColor=[0.6353    0.6314    0.6431];b(i).LineWidth=1.2;end
    + p- s6 c" n+ _2 Z) T0 Q: P2 ffor i = 1 : size(plot_data_t,1)-1    xilnk=(x_data(i, end)+ x_data(i+1, 1))/2;    b1=xline(xilnk,'--','LineWidth',1.2);    hold onend
    2 @2 H7 s( T. t8 B9 k/ ~ax=gca;legend(b,str1,'Location','best')ax.XTickLabels ={'MAE', 'MAPE', 'RMSE'};set(gca,"FontSize",12,"LineWidth",2)box offlegend box off; g/ }3 ^1 C* o& P) a! `" O
    ; ~3 J4 _7 p& c
    ' _5 J7 ]% k- ^

    4 e& K- b! ~+ D. E
    7 r  |  _$ t# w. m3.误差散点对比图% }, Q, g9 v4 }) l

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    - u5 Y, J! R( G% K: y6 oTips:可以任意选择两个误差衡量维度7 [5 F- ^4 w7 V2 A  I
  • figureplot_data_t1=Test_all(:,[1,5])';MarkerType={'s','o','pentagram','^','v'};for i = 1 : size(plot_data_t1,2)   scatter(plot_data_t1(1,i),plot_data_t1(2,i),120,MarkerType{i},"filled")   hold onendset(gca,"FontSize",12,"LineWidth",2)box offlegend box offlegend(str1,'Location','best')xlabel('MAE')ylabel('R2')grid on
    0 ]# W9 |) `  M: j$ P

    ' _: ]9 \) H) N7 X9 ~
    5 i: E1 N7 c+ |$ M  ]; F
    8 }0 I- l/ ^& N1 v3 V/ x6 F4.误差密度散点图- D7 E. Z6 x5 T% t: @

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    . f( n5 n/ e2 k8 u
    9 X. a% N5 W+ V$ _5 m
  • figure('Units', 'pixels', ...    'Position', [150 150 920 500]);for i=1:5    subplot(2,3,i)     n=50;     X=double(data_true);     Y=double(data_pre_all(:,i));     M=polyfit(X,Y,1);     Y1=polyval(M,X);    XList=linspace(min(X),max(X),n);    YList=linspace(min(Y),max(Y),n);    [XMesh,YMesh]=meshgrid(XList,YList);    F=ksdensity([X,Y],[XMesh(:),YMesh(:)]);    ZMesh=reshape(F,size(XMesh));    H=interp2(double(XMesh),double(YMesh),double(ZMesh),X,Y);    scatter(data_true,data_pre_all(:,i),35,'filled','CData',H,'MarkerFaceAlpha',.5);    hold on    plot(X(1:10:end),Y1(1:10:end),'--','LineWidth',1.2)    hold on    str_label=[str1{1,i},' ','R2=',num2str(Test_all(i,end))];    title(str_label)    set(gca,"FontSize",10,"LineWidth",1.5)    xlabel('true')    ylabel('predict')end( x, P; Z4 \- O: K

    # j! Z- b- |' g' ~  E( f$ R, m0 c2 a: b6 U5 \1 r8 g) |

    $ L1 d) o  D+ h9 ]) I$ F2 Q' _* w# \& |
    5.误差雷达图$ u5 j3 n7 B' u4 M' w4 R' |  b

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    0 T- v! y( z0 o/ z, h  n5 yTips:为了让图片更美观将多个维度评价指标进行归一化处理了
    + P' q* X8 v+ L% s. r
  • figure('Units', 'pixels', ...    'Position', [150 150 520 500]);Test_all1=Test_all./sum(Test_all);  %把各个指标归一化到一个量纲Test_all1(:,end)=1-Test_all(:,end);RC=radarChart(Test_all1);str3={'A-MAE','A-MAPE','A-MSE','A-RMSE','1-R2'};RC.PropName=str3;RC.ClassName=str1;RC=RC.draw(); RC.legend();colorList=[78 101 155;          138 140 191;          184 168 207;          231 188 198;          253 207 158;          239 164 132;          182 118 108]./255;for n=1:RC.ClassNum    RC.setPatchN(n,'Color',colorList(n,:),'MarkerFaceColor',colorList(n,:))end: T- E- B! @/ V# x! Z; L, q
    本图参考了公众号:slandarer随笔
    ) S/ k/ @) Q( l! W, ^https://mp.weixin.qq.com/s/8Lu7yBs3cLlZk9bPStdgUA- r, b+ n$ ~: f( J- d" j. H5 {* N

    0 y: k# t) j* p7 z- L0 O调用函数
    - _0 p- i) c% |2 g4 m$ J. j, C3 K) b
  • classdef radarChart% @Author : slandarer% 公众号  : slandarer随笔% 知乎    : hikari
    % s  S( c* ]7 d7 x: M: o0 s    properties        ax;arginList={'ClassName','PropName','Type'}        XData;RTick=[];RLim=[];SepList=[1,1.2,1.5,2,2.5,3,4,5,6,8]        Type='Line';        PropNum;ClassNum        ClassName={};        PropName={};
    # y0 c/ r2 e' |- e        BC=[198,199,201;  38, 74, 96; 209, 80, 51; 241,174, 44; 12,13,15;            102,194,165; 252,140, 98; 142,160,204; 231,138,195;             166,217, 83; 255,217, 48; 229,196,148; 179,179,179]./255;
      o6 c: @3 x& |( U1 |) o        % 句柄        ThetaTickHdl;RTickHdl;RLabelHdl;LgdHdl;PatchHdl;PropLabelHdl;BkgHdl    end
    ; E# e# V3 Y/ V% l3 ^7 x    methods        function obj=radarChart(varargin)            if isa(varargin{1},'matlab.graphics.axis.Axes')                obj.ax=varargin{1};varargin(1)=[];            else                obj.ax=gca;            end            % 获取版本信息            tver=version('-release');            verMatlab=str2double(tver(1:4))+(abs(tver(5))-abs('a'))/2;            if verMatlab                hold on            else                hold(obj.ax,'on')            end
    ; e$ m! W+ r0 \% W3 u            obj.XData=varargin{1};varargin(1)=[];            obj.PropNum=size(obj.XData,2);            obj.ClassNum=size(obj.XData,1);            obj.RLim=[0,max(obj.XData,[],[1,2])];7 K. s' g5 T8 l" Q: Z
                % 获取其他信息            for i=1:2:(length(varargin)-1)                tid=ismember(obj.arginList,varargin{i});                if any(tid)                obj.(obj.arginList{tid})=varargin{i+1};                end            end            if isempty(obj.ClassName)                for i=1:obj.ClassNum                    obj.ClassName{i}=['class ',num2str(i)];                end            end            if isempty(obj.PropName)                for i=1:obj.PropNum                    obj.PropName{i}=['prop ',num2str(i)];                end            end            help radarChart        end( D( z# h0 g9 e1 o+ \7 a4 s  b$ D
            function obj=draw(obj)            obj.ax.XLim=[-1,1];            obj.ax.YLim=[-1,1];            obj.ax.XTick=[];            obj.ax.YTick=[];            obj.ax.XColor='none';            obj.ax.YColor='none';            obj.ax.PlotBoxAspectRatio=[1,1,1];            % 绘制背景圆形            tt=linspace(0,2*pi,200);            obj.BkgHdl=fill(cos(tt),sin(tt),[252,252,252]./255,'EdgeColor',[200,200,200]./255,'LineWidth',1);            % 绘制Theta刻度线            tn=linspace(0,2*pi,obj.PropNum+1);tn=tn(1:end-1);            XTheta=[cos(tn);zeros([1,obj.PropNum]);nan([1,obj.PropNum])];            YTheta=[sin(tn);zeros([1,obj.PropNum]);nan([1,obj.PropNum])];            obj.ThetaTickHdl=plot(XTheta(:),YTheta(:),'Color',[200,200,200]./255,'LineWidth',1);            % 绘制R刻度线            if isempty(obj.RTick)                dr=diff(obj.RLim);                sepR=dr./3;                multiE=ceil(log(sepR)/log(10));                sepR=sepR.*10^(1-multiE);                sepR=obj.SepList(find(sepR
    2 D3 N: C& Z* H4 b                sepNum=floor(dr./sepR);                obj.RTick=obj.RLim(1)+(0:sepNum).*sepR;                if obj.RTick(end)~=obj.RLim(2)                    obj.RTick=[obj.RTick,obj.RLim];                end            end            obj.RLim(obj.RLim            obj.RLim(obj.RLim>obj.RLim(2))=[];0 A: n+ |- ?9 Y" a7 j
                XR=cos(tt').*(obj.RTick-obj.RLim(1))./diff(obj.RLim);XR=[XR;nan([1,length(obj.RTick)])];            YR=sin(tt').*(obj.RTick-obj.RLim(1))./diff(obj.RLim);YR=[YR;nan([1,length(obj.RTick)])];            obj.RTickHdl=plot(XR(:),YR(:),'Color',[200,200,200]./255,'LineWidth',1.1,'LineStyle','--');2 \- ^- A, `7 n' ]( _+ `* w
                % 绘制雷达图            for i=1:size(obj.XData,1)                XP=cos(tn).*(obj.XData(i,:)-obj.RLim(1))./diff(obj.RLim);                YP=sin(tn).*(obj.XData(i,:)-obj.RLim(1))./diff(obj.RLim);                switch obj.Type                    case 'Line'                        obj.PatchHdl(i)=plot([XP,XP(1)],[YP,YP(1)],...                            'Color',obj.BC(mod(i-1,size(obj.BC,1))+1,:),'Marker','o',...                            'LineWidth',1.8,'MarkerFaceColor',obj.BC(mod(i-1,size(obj.BC,1))+1,:));                    case 'Patch'                        obj.PatchHdl(i)=patch(XP,YP,obj.BC(mod(i-1,size(obj.BC,1))+1,:),...                            'EdgeColor',obj.BC(mod(i-1,size(obj.BC,1))+1,:),'FaceAlpha',.2,...                            'LineWidth',1.8);5 D! l! j( S7 F# j# R* U
                    end            end
    6 O6 y7 N0 A! l, \# z4 k            % 绘制R标签文本            tnr=(tn(1)+tn(2))/2;            for i=1:length(obj.RTick)                obj.RLabelHdl(i)=text(cos(tnr).*(obj.RTick(i)-obj.RLim(1))./diff(obj.RLim),...                                      sin(tnr).*(obj.RTick(i)-obj.RLim(1))./diff(obj.RLim),...                                      sprintf('%.2f',obj.RTick(i)),'FontName','Arial','FontSize',11);            end! |" z  g9 f$ |  k
                % 绘制属性标签            for i=1:obj.PropNum                obj.PropLabelHdl(i)=text(cos(tn(i)).*1.1,sin(tn(i)).*1.1,obj.PropName{i},...                    'FontSize',12,'HorizontalAlignment','center');            end
    5 y. p6 t' ?' ~1 j        end% =========================================================================        function obj=setBkg(obj,varargin)            set(obj.BkgHdl,varargin{:})        end
    2 R8 M, _8 U& @" J, |        % 绘制图例        function obj=legend(obj)            obj.LgdHdl=legend([obj.PatchHdl],obj.ClassName,'FontSize',12,'Location','best');        end        % 设置图例属性        function obj=setLegend(obj,varargin)            set(obj.LgdHdl,varargin{:})        end9 w' |0 ?4 X& f. G/ e% l
            % 设置标签        function obj=setPropLabel(obj,varargin)            for i=1:obj.PropNum                set(obj.PropLabelHdl(i),varargin{:})            end        end        function obj=setRLabel(obj,varargin)            for i=1:length(obj.RLabelHdl)                set(obj.RLabelHdl(i),varargin{:})            end        end6 w# [) X6 W3 n' g% E: `, J* |: [
            % 设置轴        function obj=setRTick(obj,varargin)            set(obj.RTickHdl,varargin{:})        end        function obj=setThetaTick(obj,varargin)            set(obj.ThetaTickHdl,varargin{:})        end7 ?) q; K! j0 L- P" l( |/ X
            % 设置patch属性        function obj=setPatchN(obj,N,varargin)            set(obj.PatchHdl(N),varargin{:})        end    end% @author : slandarer% 公众号  : slandarer随笔% 知乎    : hikariend
    ' d; E5 C3 U) I- X. h6 r& D# b: K- V7 \# H7 l3 ?
    , C2 a4 q1 m6 O: }4 I, ?; s
    4 E; {+ n) k1 H! [+ Z3 J3 t
    % E3 u2 C& |% b( B" ], W# E
    6.误差罗盘图
    $ Y6 Y5 t# L+ p# ?0 r8 y% b

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    $ B: A" p5 W' I. n' v
  • figure('Units', 'pixels', ...    'Position', [150 150 920 600]);t = tiledlayout('flow','TileSpacing','compact');for i=1:length(Test_all(:,1))nexttileth1 = linspace(2*pi/length(Test_all(:,1))/2,2*pi-2*pi/length(Test_all(:,1))/2,length(Test_all(:,1)));r1 = Test_all(:,i)';[u1,v1] = pol2cart(th1,r1);M=compass(u1,v1);for j=1:length(Test_all(:,1))    M(j).LineWidth = 2;    M(j).Color = colorList(j,:);
    4 V' g7 _( F; Y% E  s: fend   title(str2{i})set(gca,"FontSize",10,"LineWidth",1)end legend(M,str1,"FontSize",10,"LineWidth",1,'Box','off','Location','southoutside')7 u4 Z* ]+ b% J6 a* H7 D
    时序的和回归的算法比较也是类似的,【领取数据和代码方式】,在公众号【Lvy的口袋】(下方链接直接进行公众号)后台回复关键词【算法对比图】领取,还有什么比较合适的对比图可以私发小编看能不能复现奥~2 Q* ]' B9 k. I) `' s+ T, U

    : t+ z) A" e3 }1 P8 n# ^; G8 P" A+ r) h, p% `! m8 W9 |$ R6 C% w. b0 A
    - [# J& p; C: h7 N4 o
    ps.合适的绘图之后可能会更新到工具箱中,全家桶大力更新中~早上车早实惠
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