在python中,只将函数的一个参数与多个参数拟合



在python中,我有一个函数,它有很多参数。我想将这个函数拟合到一个数据集,但只使用一个参数,其余的参数我想自己提供。这里有一个例子:

def func(x,a,b):
   return a*x*x + b
for b in xrange(10):
   popt,pcov = curve_fit(func,x1,x2)

在本文中,我希望仅对a进行拟合,并且参数b取循环变量的值。如何做到这一点?

您可以将func封装在lambda中,如下所示:

def func(x, a, b):
   return a*x*x + b
for b in xrange(10):
   popt, pcov = curve_fit(lambda x, a: func(x, a, b), x1, x2)

lambda是一个匿名函数,在Python中只能用于简单的单行函数。基本上,当不需要为函数指定名称时,它通常用于减少代码量。官方文件中给出了更详细的描述:http://docs.python.org/tutorial/controlflow.html#lambda-形成

在这种情况下,lambda用于修复func的一个参数。新创建的函数只接受两个参数:xa,而b固定为取自本地b变量的值。然后将这个新函数作为参数传递到curve_fit中。

更好的方法是使用lmfit,它为曲线拟合提供了更高级别的接口。在其他特征中,Lmfit使拟合参数成为一级对象,可以具有边界或显式固定(在其他特征)。

使用lmfit,这个问题可以通过以下方式解决:

from lmfit import Model
def func(x,a,b):
   return a*x*x + b
# create model
fmodel = Model(func)
# create parameters -- these are named from the function arguments --
# giving initial values
params = fmodel.make_params(a=1, b=0)
# fix b:
params['b'].vary = False
# fit parameters to data with various *static* values of b:
for b in range(10):
   params['b'].value = b
   result = fmodel.fit(ydata, params, x=x)
   print(": b=%f, a=%f+/-%f, chi-square=%f" % (b, result.params['a'].value, 
                                             result.params['a'].stderr,
                                             result.chisqr))

我建议指定scikit curve_filt参数bounds,而不是使用可能不太直观的lambda函数,它将强制在自定义边界内搜索参数。

您所要做的就是让您的变量a在-inf和+inf之间移动,并让变量b在(bepsilon)和(b+epsilon)之间移动

在您的示例中:

epsilon = 0.00001
def func(x,a,b):
    return a*x*x + b
for b in xrange(10):
    popt,pcov = curve_fit(func,x1,x2, bounds=((-np.inf,b-epsilon), (np.inf,b+epsilon))

我有效地使用了Anton Beloglazov的解决方案,尽管我喜欢避免使用lambda函数来提高可读性,所以我做了以下操作:

def func(x,a,b):
   return a*x*x + b
def helper(x,a):
   return func(x,a,b)
for b in xrange(10):
   popt,pcov = curve_fit(helper, x1, x2)

这最终让人想起Rick Berg的回答,但我喜欢有一个专门用于";物理学";和一个帮助函数来让代码工作。

另一种方法是使用相同的上界和下界(+eps)作为初始值。使用与初始条件和边界相同的示例:

def func(x,a,b):
   return a*x*x + b
# free for a and b
popt,pcov = curve_fit(func, x1, x2, 
                      p0=[1,1], 
                      bounds=[(-inf,-inf),(inf,inf)])
# free for a; fixed for b  ; 
eps=1/100
popt,pcov = curve_fit(func, x1, x2, 
                      p0=[1,1], 
                      bounds=[(-inf,(1-eps)),(inf,(1+eps))])

请记住插入一个epsilon,否则,a和b必须是相同的

如果您愿意/能够编辑原始函数,则有一个更简单的选项。

将您的功能重新定义为:

def func(x,a):
    return a*x*x + b

然后,您可以简单地将其放入参数b:的循环中

for b in xrange(10):
   popt,pcov = curve_fit(func, x1, x2)

注意:函数需要在调用它的同一脚本中定义才能工作。

Scipy的curve_filt采用三个位置参数func、xdata和ydata。因此,另一种方法(使用函数包装器)是通过构建一个矩阵来将"b"视为xdata(即自变量),该矩阵包含原始xdata(x1)和固定参数b的第二列。

假设x1和x2是数组:

def func(xdata,a):
   x, b = xdata[:,0], xdata[:,1]  # Extract your x and b
   return a*x*x + b
for b in xrange(10): 
   xdata = np.zeros((len(x1),2))  # initialize a matrix
   xdata[:,0] = x1  # your original x-data
   xdata[:,1] = b  # your fixed parameter
   popt,pcov = curve_fit(func,xdata,x2)  # x2 is your y-data

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