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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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- E( r. K" k. H6 s7 c8 Q; W" G6 R; K+ p点击上方蓝字关注我们
2 v( P* v- X. N) \- t

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6 j7 P2 O: C0 m! C) c5 e& E& g   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?
) \2 f' q: E6 M6 i, w' j: b1 _. D4 S

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3 b+ ^' E/ G9 U" u# s' d. m* m6 i. u* }# l* p
) s7 r8 w+ Q: l$ C
1.真实值和预测值展示图
  c& }2 a0 B% ?1 G) j1 s* [  V" U
/ Y( Z( H5 r+ w  Z4 L" ~

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% e0 x! U' v  D' |7 ~+ y$ n
Tips:数据比较多、算法多的适合比较难看出实际的效果" {' N8 k9 I( V2 E' x+ _
数据就是各个算法预测值和真实值数据(工具箱直接导出): K4 P! I+ A2 r- d/ J
  • 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' M+ i: O- I4 S6 `" j

    6 Y9 l1 z3 f0 Q5 P! F) H" Z1 j$ i$ ^1 x3 c
    , m. L: L" Z% e( s& v& l, [
    2.误差柱状对比图
      O$ w7 @& C; {/ j( Q5 d

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    # s5 r2 a/ {1 n5 ]. eTips: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+ o7 _9 s4 u  ]$ }  G. z. a/ B
  • 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
    - l! i0 ]' b# pfor i = 1 : size(plot_data_t,2)    x_data(:, i) = b(i).XEndPoints'; end
    ! f' Q8 \0 U; z1 m! t/ ffor 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
    8 q0 C; L4 b5 U; J0 d6 Sfor 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
    6 }% r* ~( Z8 W; ~1 ?ax=gca;legend(b,str1,'Location','best')ax.XTickLabels ={'MAE', 'MAPE', 'RMSE'};set(gca,"FontSize",12,"LineWidth",2)box offlegend box off
    3 a$ G" O) X1 ?' }$ n! h8 U
    2 B+ p. n. b( U( C* J

    ! n% Q4 a5 F4 ]* C- m  R! |' C4 m, G- I: f: B  Q2 z

    ( x% d) |  n8 R! c! z5 Q! d3.误差散点对比图
    - z0 c6 J# Y! M4 r

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    ( d* M* n* g6 x. A' O" I) d
    Tips:可以任意选择两个误差衡量维度
    ) m5 f# `$ O1 l' D- q3 m6 d
  • 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
    : F4 J" `8 U! G3 M3 [7 S9 T- q  D2 b
      Z: B4 Z- y- o
    : }7 j+ ^. ~' `

    1 F  L/ e1 o2 a$ x6 I4.误差密度散点图
    - D8 o4 q& T1 i/ r( V- Q! b

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    4 x' f6 S3 E1 h  O" b- |
    & C% ^& X2 w1 |0 X7 c6 [' [
  • 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
    ) @' T7 z7 Q2 m9 U- w
    5 J0 f% g* n5 L6 K& s) f' D. |. f+ d, V1 ~) u0 G
    ' R  L( c0 _+ h3 K& ~

    + i" ]4 ]* }! v& O" M; I$ E9 u5.误差雷达图/ Q. g, e* V8 ~+ B& C% Q

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    $ B' x7 |* ]5 ]! E/ P. L0 T# Z
    Tips: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
    8 R0 B5 U" l( x2 f& L0 G  b9 }4 |
  • 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% C5 M3 @2 W# k6 ?% ]. q
    本图参考了公众号:slandarer随笔8 H' D( C- s9 a6 j  C  F6 u& {
    https://mp.weixin.qq.com/s/8Lu7yBs3cLlZk9bPStdgUA
    . ~+ R" P" \2 B, T3 A' j- J' o" c/ \
    调用函数
      S" N: O- i! E: E
  • classdef radarChart% @Author : slandarer% 公众号  : slandarer随笔% 知乎    : hikari* \+ v) n2 ]0 ^3 C. q
        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={};
    ; V4 a5 y1 u- |8 z  {, X        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;7 j8 O" R7 {/ l; r& Q! i
            % 句柄        ThetaTickHdl;RTickHdl;RLabelHdl;LgdHdl;PatchHdl;PropLabelHdl;BkgHdl    end
    % r8 O3 h* x. m/ {8 p2 Y; J/ h    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
    # W! _; R! c6 n- S7 x$ B; o) q( H            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])];
    / j! w& A9 O2 N            % 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
    . W. t& E6 g! Q: n. a* O        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(sepR9 C+ `) Y+ {4 g- X
                    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))=[];3 `) m- D5 L) s/ W! i0 ^3 f
                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','--');
    & S9 a% ?1 B' j, s( _            % 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);! w; W, M! ^. [/ x
                    end            end
    4 q) M0 J' k" ]9 P8 ^0 Q& v( @; n            % 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);            end6 L6 ^" q$ ?% w1 B# r( j
                % 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
      q+ s' i: h0 C        end% =========================================================================        function obj=setBkg(obj,varargin)            set(obj.BkgHdl,varargin{:})        end: F( \& \& y8 K0 W7 M7 b
            % 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{:})        end$ O& k7 T6 F/ R. I5 N2 }
            % 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        end
    # E! ]/ n. x- Y9 O        % 设置轴        function obj=setRTick(obj,varargin)            set(obj.RTickHdl,varargin{:})        end        function obj=setThetaTick(obj,varargin)            set(obj.ThetaTickHdl,varargin{:})        end& x& s9 q3 Z% Q/ ]/ d5 t
            % 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
    - b9 n; P( C3 c- o: {  q
    8 ]4 V; {3 `8 s/ z4 g( V3 [

    + V+ T! _4 O: p& V3 p9 U; S, v# }$ r: y. Z

    - K/ |/ \% P& t" v8 b6.误差罗盘图* i( N! \7 b- ~- `3 q8 T

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    ) P1 _! H  b' a; h- z/ s2 Y$ z. \
  • 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,:);. l1 p7 T/ |  S) b5 ^! u6 a
    end   title(str2{i})set(gca,"FontSize",10,"LineWidth",1)end legend(M,str1,"FontSize",10,"LineWidth",1,'Box','off','Location','southoutside')
    1 d; n$ @. c5 V4 W( R  X; L# y1 R! b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~/ Y* @* R: z- t/ a4 Z" N% X- |
    + P( j6 c$ |. F( M) \" ]

    5 I. q: x( ]9 K2 D- y2 L, F, ^! `6 f; d2 h; o; Y1 M5 E9 \
    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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