matplotlib linear fit|极客教程

matplotlib linear fit

在数据分析和可视化中，线性拟合是一种常用的技术，用于找出一组数据的最佳拟合直线。通过matplotlib库，我们可以轻松地进行线性拟合，并可视化结果。

1. 简单线性拟合

下面是一个简单的例子，我们生成一组随机数据，并进行线性拟合：

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt

# 生成随机数据
x = np.array([1, 2, 3, 4, 5])
y = np.array([2, 3, 4, 5, 6])

# 进行线性拟合
z = np.polyfit(x, y, 1)
p = np.poly1d(z)

# 可视化结果
plt.scatter(x, y)
plt.plot(x, p(x), color='red')
plt.show()

Output:

matplotlib linear fit

2. 多项式线性拟合

除了简单的一次线性拟合外，我们还可以使用多项式进行拟合，这里我们使用二次多项式拟合：

# 生成随机数据
x = np.array([1, 2, 3, 4, 5])
y = np.array([3, 6, 11, 18, 27])

# 进行二次多项式拟合
z = np.polyfit(x, y, 2)
p = np.poly1d(z)

# 可视化结果
plt.scatter(x, y)
plt.plot(x, p(x), color='green')
plt.show()

3. 自定义线性拟合

有时候，我们希望对拟合直线进行自定义，比如修改线的颜色和样式，以及添加标签等：

# 生成随机数据
x = np.array([1, 2, 3, 4, 5])
y = np.array([1, 3, 7, 15, 31])

# 进行线性拟合
z = np.polyfit(x, y, 1)
p = np.poly1d(z)

# 自定义线性拟合
plt.scatter(x, y)
plt.plot(x, p(x), color='blue', linestyle='--', label='Linear Fit')
plt.legend()
plt.show()

4. 处理缺失值

当数据中存在缺失值时，我们可以通过插值的方式进行线性拟合，下面是一个处理缺失值的示例：

# 生成有缺失值的数据
x = np.array([1, 2, 3, np.nan, 5])
y = np.array([2, 4, 6, 8, 10])

# 处理缺失值
x_interp = np.linspace(1, 5, 5)
y_interp = np.interp(x_interp, x, y)

# 进行线性拟合
z = np.polyfit(x_interp, y_interp, 1)
p = np.poly1d(z)

# 可视化结果
plt.scatter(x_interp, y_interp)
plt.plot(x_interp, p(x_interp), color='purple')
plt.show()

5. 加权线性拟合

有时候，不同数据点的重要性不同，我们希望给每个数据点一个权重，来进行加权线性拟合：

# 生成随机数据
x = np.array([1, 2, 3, 4, 5])
y = np.array([2, 3, 5, 7, 9])

# 定义权重
weights = np.array([1, 2, 1, 2, 1])

# 进行加权线性拟合
z = np.polyfit(x, y, 1, w=weights)
p = np.poly1d(z)

# 可视化结果
plt.scatter(x, y)
plt.plot(x, p(x), color='orange')
plt.show()