三维、二维核密度制作matlab代码直接做出二维、三维核密度图kernel等

创作时间:

作者:

@小白创作中心

三维、二维核密度制作matlab代码直接做出二维、三维核密度图kernel等

引用

CSDN

https://m.blog.csdn.net/2501_90314346/article/details/145792191

核密度估计（Kernel Density Estimation, KDE）是一种用于估计随机变量的概率密度函数的非参数方法。在MATLAB中，可以使用内置函数和工具箱来创建二维和三维的核密度图。本文将为你提供一个示例代码，它可以根据输入的数据生成二维和三维的核密度图。

二维核密度图

% 假设数据存储在两个向量X和Y中
X = randn(100, 1); % 示例数据1
Y = randn(100, 1); % 示例数据2
% 创建网格
pts_x = linspace(min(X), max(X), 100);
pts_y = linspace(min(Y), max(Y), 100);
[Xi, Yi] = meshgrid(pts_x, pts_y);
% 计算核密度估计
Z = mvksdensity([Xi(:) Yi(:)], [X Y], 'Bandwidth', 0.5, 'Kernel', 'epanechnikov');
% 绘制二维核密度图
figure;
contourf(Xi, Yi, reshape(Z, size(Xi)), 20);
colorbar;
title('二维核密度图');
xlabel('X');
ylabel('Y');

三维核密度图

对于三维核密度图，我们假设你的数据是一个三元组( (X, Y, Z) )，并利用类似的方法进行核密度估计。

% 假设数据存储在三个向量X, Y, 和 Z中
X = randn(100, 1); % 示例数据1
Y = randn(100, 1); % 示例数据2
Z = randn(100, 1); % 示例数据3
% 创建网格
pts_x = linspace(min(X), max(X), 50);
pts_y = linspace(min(Y), max(Y), 50);
pts_z = linspace(min(Z), max(Z), 50);
[Xi, Yi, Zi] = meshgrid(pts_x, pts_y, pts_z);
% 需要注意的是，mvksdensity不直接支持三维数据，因此这里需要自定义实现或简化处理。
% 下面的例子简化为计算每个点的概率密度，并将其绘制为散点图，颜色表示概率密度大小。
P = zeros(size(Xi));
for i = 1:numel(Xi)
    P(i) = ksdensity([X; Y; Z], [Xi(i) Yi(i) Zi(i)], 'Function', 'pdf');
end
P = reshape(P, size(Xi));
% 绘制三维散点图，颜色代表概率密度
scatter3(X, Y, Z, 36, P(:), 'filled');
colorbar;
title('三维核密度图');
xlabel('X');
ylabel('Y');
zlabel('Z');

请注意，上述三维核密度估计的实现方式是为了演示目的而简化的。实际应用中，根据数据的特点和需求，可能需要更复杂的算法来准确估计高维数据的核密度。此外，由于mvksdensity函数不直接支持三维数据的核密度估计，因此在处理三维数据时，我们采用了一种近似的方法。如果你的数据维度更高或者你需要更精确的结果，考虑寻找专门的KDE库或实现更适合高维数据的算法。

完整示例代码

二维核密度图

% 清除工作区和关闭所有图形窗口
clc;
clear all;
close all;
% 导入数据
cd('C:\Users\DELL\Desktop\三维、二维核密度制作全套资料'); % 根据实际情况修改路径
X = xlsread('示例数据.xlsx'); % 根据实际情况修改文件名
% 设置参数
begin_year = 2012; % 开始的年份，根据实际情况修改
xx = 'X'; % x轴，根据实际情况修改
yy = 'Y'; % y轴，一般不用改
zz = '核密度估计值'; % z轴，一般不用改
bandwidth = 0.04; % 带宽参数
% 计算核密度估计
[Xi, Yi] = meshgrid(min(X(:,1)):0.1:max(X(:,1)), min(X(:,2)):0.1:max(X(:,2)));
Z = mvksdensity([Xi(:) Yi(:)], X, 'Bandwidth', bandwidth);
% 绘制二维核密度图
figure;
contourf(Xi, Yi, reshape(Z, size(Xi)), 20);
colorbar;
title('二维核密度图');
xlabel(xx);
ylabel(yy);

三维核密度图

% 清除工作区和关闭所有图形窗口
clc;
clear all;
close all;
% 导入数据
cd('C:\Users\DELL\Desktop\三维、二维核密度制作全套资料'); % 根据实际情况修改路径
X = xlsread('示例数据.xlsx'); % 根据实际情况修改文件名
% 设置参数
begin_year = 2012; % 开始的年份，根据实际情况修改
xx = 'X'; % x轴，根据实际情况修改
yy = 'Y'; % y轴，一般不用改
zz = '核密度估计值'; % z轴，一般不用改
bandwidth = 0.04; % 带宽参数
% 创建网格
pts_x = linspace(min(X(:,1)), max(X(:,1)), 50);
pts_y = linspace(min(X(:,2)), max(X(:,2)), 50);
pts_z = linspace(min(X(:,3)), max(X(:,3)), 50);
[Xi, Yi, Zi] = meshgrid(pts_x, pts_y, pts_z);
% 需要注意的是，mvksdensity不直接支持三维数据，因此这里需要自定义实现或简化处理。
% 下面的例子简化为计算每个点的概率密度，并将其绘制为散点图，颜色表示概率密度大小。
P = zeros(size(Xi));
for i = 1:numel(Xi)
    P(i) = ksdensity([X(:,1); X(:,2); X(:,3)], [Xi(i) Yi(i) Zi(i)], 'Function', 'pdf');
end
P = reshape(P, size(Xi));
% 绘制三维散点图，颜色代表概率密度
scatter3(X(:,1), X(:,2), X(:,3), 36, P(:), 'filled');
colorbar;
title('三维核密度图');
xlabel(xx);
ylabel(yy);
zlabel(zz);