SciPy 教程 之 SciPy 插值 2

简介: SciPy插值教程:介绍插值概念及其在数值分析中的应用,特别是在处理数据缺失时的插补和平滑数据集。SciPy的`scipy.interpolate`模块提供了强大的插值功能,如一维插值和样条插值。通过`UnivariateSpline()`函数,可以轻松实现单变量插值,示例代码展示了如何对非线性点进行插值计算。

SciPy 教程 之 SciPy 插值 2

SciPy 插值

什么是插值?

在数学的数值分析领域中,插值(英语:interpolation)是一种通过已知的、离散的数据点,在范围内推求新数据点的过程或方法。

简单来说插值是一种在给定的点之间生成点的方法。

例如:对于两个点 1 和 2,我们可以插值并找到点 1.33 和 1.66。

插值有很多用途,在机器学习中我们经常处理数据缺失的数据,插值通常可用于替换这些值。

这种填充值的方法称为插补。

除了插补,插值经常用于我们需要平滑数据集中离散点的地方。

如何在 SciPy 中实现插值?

SciPy 提供了 scipy.interpolate 模块来处理插值。

单变量插值

在一维插值中,点是针对单个曲线拟合的,而在样条插值中,点是针对使用多项式分段定义的函数拟合的。

单变量插值使用 UnivariateSpline() 函数,该函数接受 xs 和 ys 并生成一个可调用函数,该函数可以用新的 xs 调用。

分段函数,就是对于自变量 x 的不同的取值范围,有着不同的解析式的函数。

为非线性点找到 2.1、2.2...2.9 的单变量样条插值:

实例

from scipy.interpolate import UnivariateSpline
import numpy as np

xs = np.arange(10)
ys = xs**2 + np.sin(xs) + 1

interp_func = UnivariateSpline(xs, ys)

newarr = interp_func(np.arange(2.1, 3, 0.1))

print(newarr)

输出结果为:

[5.62826474 6.03987348 6.47131994 6.92265019 7.3939103 7.88514634
8.39640439 8.92773053 9.47917082]

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