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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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. S2 c! Y( j* V' M$ T& w6 J
点击上方蓝字关注我们" [: i9 U5 O" J

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! \$ p* M( J  d7 Z$ z. s   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 ]( i; h# i

0 b- ^. C4 X7 m# y

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" x3 \! |# k9 |$ Q6 R0 r8 j) j
9 U/ e2 Z8 S3 d+ F; D! C3 }' C$ m
6 G% |' f) I9 ~* ]7 x. ]
1.真实值和预测值展示图
) f# T- Z( P; x2 h5 P; C. \( i. U6 s) D/ `$ x" t

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$ Z. M2 v9 b' _; a: ZTips:数据比较多、算法多的适合比较难看出实际的效果& V+ B( m! [% L
数据就是各个算法预测值和真实值数据(工具箱直接导出)3 G( {& a+ A- U" x
  • 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 off8 \8 U) s2 Z3 C1 j

    # n5 F% @' v. s, `3 j8 Q4 i- R- c7 b0 A+ j: S6 A8 o4 ]* Z
    7 b+ {( q( l# y; r
    2.误差柱状对比图
      d# Q& D: r( M/ [# Q" C6 r

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    . @* ]2 F4 U5 s: i2 M& T" n7 r
    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/ z+ V) e: e! N7 v# C
  • 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
    3 H3 r) q, m- V1 H  I7 N! z- kfor i = 1 : size(plot_data_t,2)    x_data(:, i) = b(i).XEndPoints'; end0 O7 }3 ^# O6 H2 E. e3 Z) y1 A
    for 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- U: _* C/ `2 t* z
    for 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 ; D* {" g, p, q6 e1 T- L8 A
    ax=gca;legend(b,str1,'Location','best')ax.XTickLabels ={'MAE', 'MAPE', 'RMSE'};set(gca,"FontSize",12,"LineWidth",2)box offlegend box off
    2 \: s, r4 q# [9 A
    1 \% X$ ]( ]4 e8 i6 B) L

    6 L- Z/ N/ x# ~& s3 C6 N& V" x6 U6 f8 s* l
    % @% n, i' I0 Z. ?6 C2 W/ X3 z
    3.误差散点对比图6 Q0 @# c% Y( y

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    * P; U" h5 t9 T8 C$ Z
    Tips:可以任意选择两个误差衡量维度& L7 m- J1 a8 H8 E
  • 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
    ( c! ~2 x* p& L( t3 {; F
    ; x$ @9 U0 ~( \
    3 X) Q* e9 C- k1 V9 T
    : ]; I: U& k; K$ \
    4.误差密度散点图! O" v8 M+ i2 c- L% R

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      B' K  ]( Y2 R7 D  V9 |! e
    # V* I+ `# z9 k9 l" {
  • 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
    ! J% }1 \+ p1 a; ?9 o8 W, [/ s
    7 o- b# B- _( A0 E! Y
    ; ~& j* ]4 L) {* ]- S$ E
    ; Q* h. s5 h' F7 ^0 j: z' h3 a/ e$ {; A  H9 q* i4 f
    5.误差雷达图
    ) @& K) i' X( b+ ~1 M' u7 E% C

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    & ?% n4 V1 y0 ?! e! Q3 ^
    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
    ; `& N7 A# ]$ g. F
  • 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,:))end3 G- g" f+ p7 P; t- v& S( f
    本图参考了公众号:slandarer随笔
    , E6 ~5 e7 }& p2 Y) A/ {/ F$ _* g8 Rhttps://mp.weixin.qq.com/s/8Lu7yBs3cLlZk9bPStdgUA; |) }- E5 j( F- \
    8 y% {. f, ^9 \
    调用函数) U" ?& v7 H/ c, [
  • classdef radarChart% @Author : slandarer% 公众号  : slandarer随笔% 知乎    : hikari
    - g( Y" T0 k) B$ T+ ~" {. ~    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={};
    6 l8 J6 V" g! _, j/ ~        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;0 ]# {0 m3 B' h; M/ q: i& g
            % 句柄        ThetaTickHdl;RTickHdl;RLabelHdl;LgdHdl;PatchHdl;PropLabelHdl;BkgHdl    end
    ; F3 R* k4 y3 A" K$ Q: d    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  O3 g0 e6 K) E! [5 X0 w8 i) e8 I4 P
                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])];
    # G& E# e" G. I! {8 X            % 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
    * z  ]7 T4 N& f- K: k+ r        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
    1 m. m( }2 F2 ]) e0 l                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))=[];1 f4 ^% i$ g4 i& v! L
                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','--');
    9 R( b% r  O# {& |            % 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);
    ) b+ ]" o  M/ W. M                end            end  h2 J. j! `9 b& R" j+ H4 M% `
                % 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);            end9 J( n, h* X, c9 s3 [2 h/ B& ]
                % 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
    : G4 ?3 ^* t6 M! W# M  `$ @% `$ m        end% =========================================================================        function obj=setBkg(obj,varargin)            set(obj.BkgHdl,varargin{:})        end7 N8 ^: U$ Q7 m
            % 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
    * f+ P7 O  a# J& n        % 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        end4 m  i4 N; b. a# S- [% F& h2 F5 ]
            % 设置轴        function obj=setRTick(obj,varargin)            set(obj.RTickHdl,varargin{:})        end        function obj=setThetaTick(obj,varargin)            set(obj.ThetaTickHdl,varargin{:})        end8 i  D, Z5 k- j' c
            % 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
    - L) V* M( U! {  H4 R
    * }) t. g& Y2 P; H

      [; O  k# A7 v' }1 s
    ) Y$ g: j- ?" v# Z8 @9 A8 G/ r; ^) T
    6.误差罗盘图
    2 m9 m0 j6 Q& m% W7 K7 s* Y

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    s1vhrhghiwk6405171317.png

    : g# K! g, s" Q, I7 W
  • 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,:);
    5 D; G+ [7 _' H2 b* Iend   title(str2{i})set(gca,"FontSize",10,"LineWidth",1)end legend(M,str1,"FontSize",10,"LineWidth",1,'Box','off','Location','southoutside')
    6 }! w& ?4 Y# `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~: [; V8 j7 x: h0 F: q3 i

    : ?, F/ _% a9 u
    1 x% ]7 d, Z. F: f- X! K: Z
    ; X$ i  f: C9 `+ W! o4 V+ H+ `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* B7 v% y. k& U; L( v
    / J+ i) Z: C" \# i) N+ ]
    全家桶系列
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