用于非线性时间序列预测的稀疏局部线性和邻域嵌入(Matlab代码实现)

简介: 用于非线性时间序列预测的稀疏局部线性和邻域嵌入(Matlab代码实现)

💥 💥 💞 💞 欢迎来到本博客 ❤️ ❤️ 💥 💥



🏆 博主优势: 🌞 🌞 🌞博客内容尽量做到思维缜密,逻辑清晰,为了方便读者。



⛳ 座右铭:行百里者,半于九十。


📋 📋 📋 本文目录如下: 🎁 🎁 🎁

目录

💥1 概述

📚2 运行结果

🎉3 参考文献

🌈4 Matlab代码实现


💥1 概述

“本文提出了一种基于字典的L1范数稀疏编码,用于时间序列预测,不需要训练阶段,参数调整最少,适用于非平稳和在线预测应用。预测过程被表述为基础追求 L1 范数问题,其中为每个测试向量估计一组稀疏权重。尝试了约束稀疏编码公式,包括稀疏局部线性嵌入和稀疏最近邻嵌入。16个时间序列数据集用于测试离线时间序列预测方法,其中训练数据是固定的。所提出的方法还与Bagging树(BT),最小二乘支持向量回归(LSSVM)和正则化自回归模型进行了比较。所提出的稀疏编码预测显示出比使用10倍交叉验证的LSSVM更好的性能,并且比正则化AR和Bagging树的性能明显更好。平均而言,在LSSVM训练时可以完成几千个稀疏编码预测。


📚2 运行结果


963d4fb0dd0b51363a3264abacf89ac1.png


3370a430affad4b5ea1eb15afc4a473e.png


e2878802a5270a6418f742cac3978eed.png


df87c420a3a74a665a028bc2f1360c2f.png


4b2d074b4129a67145830eba12f404ba.png


15f96b7cc7a2903f123de0dd2bd19b53.png


部分代码:

clear all;
%Time series Prediction using Sparse coding with overcomplete dictionaries
%In each case, the test data prediction is plotted versus the real data
%and the sparsity of the solution is recorded.
%both L1-magic (if LASSO=0) and CVX libraries (if LASSO=1) must be included
% in the Matlab path
%if normalize=1 use sqrt(x*x'), normalize=2 use st.dev., normalize=3 use
%the L1 norm, or zero then no normalization.
normalize1=2;
normalize2=2;
eps=0.001; %the error constraint
thr=0.001; %the pruning threshold
NN=20000; %these are the max number of neighbors allowed
dthr=0.0; %the distance threshold used to filter the dictionary. If it
%is zero then no dictionary filtering is done
LASSO=1; %0 for BP and 1 for BPDN or LASSO using CVX
for kkk=1:16 %The 16 data sets used for evaluation
nnnn=kkk;
if(nnnn==1) %Mackey-Glass data
load MGData;
a = MGData;
time = a(:, 1);
x_t = a(:, 2);
trn_data = zeros(500, 5);
chk_data = zeros(500, 5);
time = 1:sz;
Train = x_t(1:100);
Test = x_t(101:190);
K=6;
eps=0.001;
C = 'USD-EURO Data'
elseif(nnnn==15)
load IkedaData1; %Z-normalized
if(nonorm==1)
for i=1:L1-K
dzz(i)=1;
end
end
end
%Now we normalize the targets of the training data
for i=1:L1-K
if(normalize1==5)
T(i) = (trg1(i)-dmm(i))/dvv(i);
else
T(i) = trg1(i)/dzz(i);
end
end
TR = T;
%%%%%%%%This is the dictionary filtering process (if we want to reduce the
%%%%%%%%number of similar atoms. It is controlled by the dthr value
%%%%%%%%specified by the user. I have not investigated this a lot
dictsize=size(DD);
nn=dictsize(1); %the large dimension
mm=dictsize(2); %the small dimension
RR=randn(nn,mm);
RR=orth(RR);
tooclose=0;
for io=1:nn %over all the atoms
xio = DD(io,1:mm);
cnt=0;
for jo= io+1 : nn
dddd(jo) = dist(xio,DD(jo,1:mm)');
if(dddd(jo) <= dthr) cnt=cnt+1; %one or more atoms are too close
end
end
if(io<nn)
mindist(io) = min(dist(xio,DD(io+1:nn,1:mm)')); %the min distance for each atom with the next ones
else
mindist(io)=0;
end
if(cnt==0) %no atoms are too close
FF(io,1:mm) = DD(io,1:mm);
FT(io) = TR(io);
else %some atoms are too close, so we remove this one and put a random atom
FF(io,1:mm) = RR(io, 1:mm);
FT(io) = 0; %the target for the random atoms is zero
tooclose=tooclose+1;
end
end
%So, now the new dictionary is FF and the new targets is FT
%(if no filtering happened then FF is the same as DD)
TooClose(kkk) = tooclose; %this will tell us how many atoms were replaced (removed)
MinDist(kkk,1:nn)=mindist(1:nn);
%here we construct the test data
Test(1:(L2-K),1:K) = tst(1:(L2-K),1:K);
TT = trg2(1:(L2-K));
M=L2-K;
tic %to get the test time
sprs=0; %to accumulate the sparsity over test vectors
for i=1:M %loop over M vectors from the test data
disp('**************');
disp(i);
test(1:K) = Test(i,1:K);
%here we normalize the test vector by its own dot product
if(normalize2==1) normtest = sqrt(test*test');
elseif(normalize2==2) normtest = sqrt(var(test));
elseif(normalize2==3) normtest = norm(test,1);
elseif(normalize2==0) normtest=1;
end


🎉3 参考文献

部分理论来源于网络,如有侵权请联系删除。

[1]Waleed Fakhr, "Sparse Locally Linear and Neighbor Embedding for Nonlinear Time Series Prediction", ICCES 2015, December 2015.


🌈4 Matlab代码实现


相关文章
|
12天前
|
机器学习/深度学习 算法 Python
基于BP神经网络的金融序列预测matlab仿真
本项目基于BP神经网络实现金融序列预测,使用MATLAB2022A版本进行开发与测试。通过构建多层前馈神经网络模型,利用历史金融数据训练模型,实现对未来金融时间序列如股票价格、汇率等的预测,并展示了预测误差及训练曲线。
|
2月前
|
机器学习/深度学习 算法 数据挖掘
基于GWO灰狼优化的GroupCNN分组卷积网络时间序列预测算法matlab仿真
本项目展示了基于分组卷积神经网络(GroupCNN)和灰狼优化(GWO)的时间序列回归预测算法。算法运行效果良好,无水印展示。使用Matlab2022a开发,提供完整代码及详细中文注释。GroupCNN通过分组卷积减少计算成本,GWO则优化超参数,提高预测性能。项目包含操作步骤视频,方便用户快速上手。
|
2月前
|
机器学习/深度学习 算法 数据安全/隐私保护
基于GA遗传优化的GroupCNN分组卷积网络时间序列预测算法matlab仿真
该算法结合了遗传算法(GA)与分组卷积神经网络(GroupCNN),利用GA优化GroupCNN的网络结构和超参数,提升时间序列预测精度与效率。遗传算法通过模拟自然选择过程中的选择、交叉和变异操作寻找最优解;分组卷积则有效减少了计算成本和参数数量。本项目使用MATLAB2022A实现,并提供完整代码及视频教程。注意:展示图含水印,完整程序运行无水印。
|
2月前
|
机器学习/深度学习 算法 数据安全/隐私保护
基于WOA鲸鱼优化的GroupCNN分组卷积网络时间序列预测算法matlab仿真
本项目展示了一种基于WOA优化的GroupCNN分组卷积网络时间序列预测算法。使用Matlab2022a开发,提供无水印运行效果预览及核心代码(含中文注释)。算法通过WOA优化网络结构与超参数,结合分组卷积技术,有效提升预测精度与效率。分组卷积减少了计算成本,而WOA则模拟鲸鱼捕食行为进行优化,适用于多种连续优化问题。
|
2月前
|
数据采集 算法 5G
基于稀疏CoSaMP算法的大规模MIMO信道估计matlab性能仿真,对比LS,OMP,MOMP,CoSaMP
该研究采用MATLAB 2022a仿真大规模MIMO系统中的信道估计,利用压缩感知技术克服传统方法的高开销问题。在稀疏信号恢复理论基础上,通过CoSaMP等算法实现高效信道估计。核心程序对比了LS、OMP、NOMP及CoSaMP等多种算法的均方误差(MSE),验证其在不同信噪比下的性能。仿真结果显示,稀疏CoSaMP表现优异。
66 2
|
3月前
|
算法 数据可视化
基于SSA奇异谱分析算法的时间序列趋势线提取matlab仿真
奇异谱分析(SSA)是一种基于奇异值分解(SVD)和轨迹矩阵的非线性、非参数时间序列分析方法,适用于提取趋势、周期性和噪声成分。本项目使用MATLAB 2022a版本实现从强干扰序列中提取趋势线,并通过可视化展示了原时间序列与提取的趋势分量。代码实现了滑动窗口下的奇异值分解和分组重构,适用于非线性和非平稳时间序列分析。此方法在气候变化、金融市场和生物医学信号处理等领域有广泛应用。
191 19
|
3月前
|
算法 数据可视化 数据安全/隐私保护
基于LK光流提取算法的图像序列晃动程度计算matlab仿真
该算法基于Lucas-Kanade光流方法,用于计算图像序列的晃动程度。通过计算相邻帧间的光流场并定义晃动程度指标(如RMS),可量化图像晃动。此版本适用于Matlab 2022a,提供详细中文注释与操作视频。完整代码无水印。
|
3月前
|
机器学习/深度学习 算法 数据安全/隐私保护
基于PSO粒子群优化的GroupCNN分组卷积网络时间序列预测算法matlab仿真
本项目展示了一种结合粒子群优化(PSO)与分组卷积神经网络(GroupCNN)的时间序列预测算法。该算法通过PSO寻找最优网络结构和超参数,提高预测准确性与效率。软件基于MATLAB 2022a,提供完整代码及详细中文注释,并附带操作步骤视频。分组卷积有效降低了计算成本,而PSO则智能调整网络参数。此方法特别适用于金融市场预测和天气预报等场景。
|
4月前
|
机器学习/深度学习 算法 数据挖掘
基于WOA优化的CNN-LSTM的时间序列回归预测matlab仿真
本项目采用MATLAB 2022a实现时间序列预测,利用CNN与LSTM结合的优势,并以鲸鱼优化算法(WOA)优化模型超参数。CNN提取时间序列的局部特征,LSTM处理长期依赖关系,而WOA确保参数最优配置以提高预测准确性。完整代码附带中文注释及操作指南,运行效果无水印展示。
|
3月前
|
机器学习/深度学习 算法 数据挖掘
基于GWO灰狼优化的CNN-LSTM的时间序列回归预测matlab仿真
本项目展示了一种结合灰狼优化(GWO)与深度学习模型(CNN和LSTM)的时间序列预测方法。GWO算法高效优化模型超参数,提升预测精度。CNN提取局部特征,LSTM处理长序列依赖,共同实现准确的未来数值预测。项目包括MATLAB 2022a环境下运行的完整代码及视频教程,代码内含详细中文注释,便于理解和操作。

热门文章

最新文章

下一篇
DataWorks