主成分分析(PCA)是一种统计方法,通过正交变换将一组可能相关的变量转换成一组线性不相关的变量,这些新变量称为主成分。在Matlab环境下,主成分分析可以通过princomp函数实现。本文档中的Matlab源码部分详细介绍了PCA的Matlab实现方法,以及如何在Matlab环境中加载数据、计算主成分、获取Z分数、特征值、Hotelling T平方统计量等。
函数princomp以数据矩阵X为输入,返回以下输出:主成分PC、Z分数score、协方差矩阵的特征值latent以及每个数据点的Hotelling T平方统计量TSQUARE。在这个函数中,数据矩阵X被中心化和缩放,然后使用奇异值分解(SVD)方法计算主成分。奇异值分解的输出U、latent和pc分别代表主成分的左奇异向量、特征值矩阵以及主成分本身。计算Z分数时,将中心化后的数据乘以主成分的矩阵。如果需要的输出参数少于三个或四个,将提前终止函数的执行。
接着,文档中提到了如何在Matlab中加载名为data.txt的数据文件,使用load函数读取数据,然后计算协方差矩阵sigmaY,进一步求解特征值和特征向量。这里使用的函数是eig,它根据协方差矩阵求得对应的特征值lambda和特征向量T。通过特征值与特征向量,可以计算数据的主成分。
为了计算每个主成分的贡献率,文档还提到了如何计算总的特征值之和,即Xsum,并通过fai变量来记录每个主成分的贡献率。此外,还有一种累积贡献率psai的计算,这有助于确定保留多少主成分以满足分析要求。例如,如果要求保留的主成分数r小于特征值个数N,将只保留前r个特征值和对应的特征向量。
另外,文档还演示了如何使用Matlab中的corrcoef函数来计算数据的相关系数矩阵R,这是另一种主成分分析的变体,它可以用于数据分析中寻找变量间关系的模式。通过求解相关系数矩阵的特征值和特征向量,同样可以得到主成分。相关的Matlab函数是eig,它可以求解特征值矩阵lambdaR和特征向量矩阵TR。
文档展示了如何打印和显示计算得到的特征值、特征向量以及累积贡献率等信息。这些操作通常是为了验证PCA的执行结果和进一步分析数据。
在整个文档中,虽然存在一些由于OCR扫描导致的识别错误或遗漏,但可以理解到PCA的基本概念和Matlab中的具体实现方式。以上内容涵盖了数据预处理、中心化和缩放、特征值和特征向量的计算、数据的可视化展示以及使用Matlab进行PCA分析的主要步骤。在实际操作中,通过Matlab进行PCA分析是一种强大的工具,可以帮助用户从高维数据中提取重要信息,为后续的数据分析和决策提供依据。
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