Wiem, że to pytanie jest dość stary i i80and robotę odpowiedzi na to, ale po prostu pomyślałem dodaj (dla przyszłych SO-erów), że istnieje całkiem prosty sposób obliczania pochodnych lub pochodnych częściowych za pomocą Apache Math (więc nie musisz robić własnego zróżnicowania w przypadku Jakobian Matrix). To jest DerivativeStructure.
Rozszerzanie i80and „s odpowiedź użyć klasy DerivativeStructure:
//Everything stays the same except for the Jacobian Matrix
import java.util.*;
import org.apache.commons.math3.analysis.ParametricUnivariateFunction;
import org.apache.commons.math3.fitting.AbstractCurveFitter;
import org.apache.commons.math3.fitting.leastsquares.LeastSquaresBuilder;
import org.apache.commons.math3.fitting.leastsquares.LeastSquaresProblem;
import org.apache.commons.math3.fitting.WeightedObservedPoint;
import org.apache.commons.math3.linear.DiagonalMatrix;
import org.apache.commons.math3.analysis.differentiation.DerivativeStructure;
class MyFunc implements ParametricUnivariateFunction {
public double value(double t, double... parameters) {
return parameters[0] * Math.pow(t, parameters[1]) * Math.exp(-parameters[2] * t);
}
// Jacobian matrix of the above. In this case, this is just an array of
// partial derivatives of the above function, with one element for each parameter.
public double[] gradient(double t, double... parameters) {
final double a = parameters[0];
final double b = parameters[1];
final double c = parameters[2];
// Jacobian Matrix Edit
// Using Derivative Structures...
// constructor takes 4 arguments - the number of parameters in your
// equation to be differentiated (3 in this case), the order of
// differentiation for the DerivativeStructure, the index of the
// parameter represented by the DS, and the value of the parameter itself
DerivativeStructure aDev = new DerivativeStructure(3, 1, 0, a);
DerivativeStructure bDev = new DerivativeStructure(3, 1, 1, b);
DerivativeStructure cDev = new DerivativeStructure(3, 1, 2, c);
// define the equation to be differentiated using another DerivativeStructure
DerivativeStructure y = aDev.multiply(DerivativeStructure.pow(t, bDev))
.multiply(cDev.negate().multiply(t).exp());
// then return the partial derivatives required
// notice the format, 3 arguments for the method since 3 parameters were
// specified first order derivative of the first parameter, then the second,
// then the third
return new double[] {
y.getPartialDerivative(1, 0, 0),
y.getPartialDerivative(0, 1, 0),
y.getPartialDerivative(0, 0, 1)
};
}
}
public class MyFuncFitter extends AbstractCurveFitter {
protected LeastSquaresProblem getProblem(Collection<WeightedObservedPoint> points) {
final int len = points.size();
final double[] target = new double[len];
final double[] weights = new double[len];
final double[] initialGuess = { 1.0, 1.0, 1.0 };
int i = 0;
for(WeightedObservedPoint point : points) {
target[i] = point.getY();
weights[i] = point.getWeight();
i += 1;
}
final AbstractCurveFitter.TheoreticalValuesFunction model = new
AbstractCurveFitter.TheoreticalValuesFunction(new MyFunc(), points);
return new LeastSquaresBuilder().
maxEvaluations(Integer.MAX_VALUE).
maxIterations(Integer.MAX_VALUE).
start(initialGuess).
target(target).
weight(new DiagonalMatrix(weights)).
model(model.getModelFunction(), model.getModelFunctionJacobian()).
build();
}
public static void main(String[] args) {
MyFuncFitter fitter = new MyFuncFitter();
ArrayList<WeightedObservedPoint> points = new ArrayList<WeightedObservedPoint>();
// Add points here; for instance,
WeightedObservedPoint point = new WeightedObservedPoint(1.0,
1.0,
1.0);
points.add(point);
final double coeffs[] = fitter.fit(points);
System.out.println(Arrays.toString(coeffs));
}
}
I to wszystko.Wiem, że jest to dość skomplikowana/kłopotliwa klasa do wykorzystania, ale z pewnością przydaje się, gdy masz do czynienia z bardzo skomplikowanymi równaniami, które byłyby kłopotliwe w uzyskiwaniu częściowych pochodnych ręcznie (stało się to nie tak dawno temu), lub kiedy chcesz wyprowadzić pochodne cząstkowe, powiedz drugiemu lub trzeciemu rzędowi.
W przypadku drugiego, trzeciego, itd pochodnych rzędu, wszystko musisz zrobić, to:
// specify the required order as the second argument, say second order so 2
DerivativeStructure aDev = new DerivativeStructure(3, 2, 0, a);
DerivativeStructure bDev = new DerivativeStructure(3, 2, 1, b);
DerivativeStructure cDev = new DerivativeStructure(3, 2, 2, c);
// and then specify the order again here
y.getPartialDerivative(2, 0, 0),
y.getPartialDerivative(0, 2, 0),
y.getPartialDerivative(0, 0, 2)
Mam nadzieję, że to pomoże ktoś kiedyś.
Jestem zdezorientowany co do zbierania punktów. Czy nie ma dla nich wartości X? Dlaczego cel zawiera tylko wartość Y? –
Również w jaki sposób dodać ograniczenia dla parametrów (na przykład, że parametr a w f (x) = c * ln (a * x) musi zawsze być dodatni)? –