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Fisher线性判别
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【例4-1】本程序为纸币100元A面与50元A 面的Fisher判别门限的程序,通过全局变量 dat自动从样本数据中将内容读入dat[10][4][8][8][60],dat为一个五维数组,第一维代表10 个样本,第二维代表人民币的币种,第三维代表旧版人民币的四个传感器数据和新
版人民币的四个传感器的数据,第四维代表八个传感器,第五维代表60次采样,程序将记录100元A面与50元A面各自的均值矢量、类内离差矩阵、类内离差总矩阵、投影特征向量和判别阈值。
//慰慰
double sw[32][8][8];//类内离差矩阵
double mj[32][8];//模式均值矢量
double sww[8][8];//类间离差矩阵
//fisher.cpp:Defines the entry point for the console application.//
//rmbdis.cpp:Defines the entry point for the console appication.//
#include"stdio.h"
#include"math.h"
#include"conio.h"
#include<fstream>
#include<iomanip>
using namespace std;
#define PNUM 60
unsigned char dat[10][4][8][8][60]={
//0--样本1,1--样本1,...,8--样本9,9--样本10
//0--100,1--50,2--20,3--10
//O--A向,1--B向,2--C向,3--D向,4--新版A向,5-新版B向,6--新版C向,7-新版D向
//0--传感1,1--传感2,2--传感3,3--传感4,4--传感5,5--传感6,6--传感7,7--传感8
{
#include"C:\\Users\\慰\\Desktop\\fisher线性判别\\样本\\rmb00.txt"
},
{
#include"C:\\Users\\慰\\Desktop\\fisher线性判别\\样本\\rmb01.txt"
},
{
#include"C:\\Users\\慰\\Desktop\\fisher线性判别\\样本\\rmb02.txt"
},
{
#include"C:\\Users\\慰\\Desktop\\fisher线性判别\\样本\\rmb03.txt"
},
{
#include"C:\\Users\\慰\\Desktop\\fisher线性判别\\样本\\rmb04.txt"
},
{
#include"C:\\Users\\慰\\Desktop\\fisher线性判别\\样本\\rmb06.txt"
},
{
#include"C:\\Users\\慰\\Desktop\\fisher线性判别\\样本\\rmb07.txt"
},
{
#include"C:\\Users\\慰\\Desktop\\fisher线性判别\\样本\\rmb08.txt"
},
{
#include"C:\\Users\\慰\\Desktop\\fisher线性判别\\样本\\rmb09.txt"
}
};
#define NUM 8
double Eueliden(double x[],double y[],int n)
{
double d;
d=0.0;
for(int i=0;i<n;i++){
d+=(x[i]-y[i])*(x[i]-y[i]);
}
d=sqrt(d);
return d;
}
double Manhattan(double x[],double y[],int n)
{
double d;
d=0.0;
for(int i=0;i<n;i++){
d+=fabs(x[i]-y[i]);
}
return d;
}
double Chebyshev(double x[],double y[],int n)
{
double d;
d=0.0;
for(int i=0;i<n;i++){
if(fabs(x[i]-y[i])>d)d=fabs(x[i]-y[i]);
}
return d;
}
double Minkowski(double x[],double y[],int n,int m)
{
double d;
d=0.0;
for(int i=0;i<n;i++){
d+=(double)powf((float)(x[i]-y[i]),(float)m);
}
d=(double)powf((float)d,1.0f/m);
return d;
}
double Mahalanobis(double x[],double y[],double matv1[8][8])
{
double dx,dy;
int i,j;
dx=0.0;
for(i=0;i<8;i++){
dy=0.0;
for(j=0;j<8;j++){
dy+=matv1[i][j]*(x[j]-y[j]);
}
dx+=dy*(x[i]-y[i]);
}
return dx;
}
void GetMatV(double V[8][8],int k)
{
int i,j,m,n1,n2,n3;
double xm[8],d,x,y;
m=4*8*PNUM;
for(i=0;i<8;i++){
d=0;
for(n1=0;n1<4;n1++){
for(n2=0;n2<8;n2++){
for(n3=0;n3<PNUM;n3++){
d+=(double)dat[k][1][n2][i][n3];
}
}
}
d/=m;
xm[i]=d;
}
for(i=0;i<8;i++){
for(j=0;j<8;j++){
d=0;
for(n1=0;n1<4;n1++){
for(n2=0;n2<8;n2++){
for(n3=0;n3<PNUM;n3++){
x=(double)dat[k][n1][n2][i][n3]-xm[i];
y=(double)dat[k][n1][n2][j][n3]-xm[j];
d+=x*y;
}
}
}
d/=m-1.0;
V[i][j]=d;
}
}
}
void Gauss_Jordan(double matv[8][8],double matv1[8][8])
{
int n=8;
double mat[8][16],d;
int i,j,l,k;
for(i=0;i<n;i++){
for(j=0;j<2*n;j++){
if(j<n)
mat[i][j]=matv[i][j];
else
mat[i][j]=0.0;
}
}
for(i=0;i<n;i++)mat[i][n+i]=1.0;
for(k=0;k<n;k++){
d=fabs(mat[k][k]);
j=k;
for(i=k+1;i<n;i++){
if(fabs(mat[i][k])>d){
//选主元
d=fabs(mat[i][k]);
j=i;
}
}
if(j!=k){
//交换
for(l=0;l<2*n;l++){
d=mat[j][l];
mat[j][l]=mat[k][l];
mat[k][l]=d;
}
}
for(j=k+1;j<2*n;j++){
mat[k][j]/=mat[k][k];
}
for(i=0;i<n;i++){
if(i==k)continue;
for(j=k+1;j<2*n;j++){
mat[i][j]-=mat[i][k]*mat[k][j];
}
}
}
for(i=0;i<n;i++){
for(j=0;j<n;j++){
matv1[i][j]=mat[i][j+n];
}
}
}
void getswj(double mats[8][8],double mj[8],unsigned char data[8][60])
{
int i,j,k;
for(i=0;i<8;i++){
mj[i]=0.0;
for(k=0;k<PNUM;k++){
mj[i]+=(double)data[i][k];
}
mj[i]/=60.0;
}
for(i=0;i<8;i++){
for(j=0;j<8;j++){
mats[i][j]=0;
for(k=0;k<PNUM;k++){
mats[i][j]+=(data[i][k]-mj[i])*(data[j][k]-mj[j]);
}
mats[i][j]/=59.0;
}
}
}
void get4sw(double mats[8][8],double mj[8],unsigned char data[8][8][60])
{
int i,j,k,m;
for(i=0;i<NUM;i++){
mj[i]=0.0;
for(j=0;j<8;j++){
for(k=0;k<PNUM;k++){
mj[i]+=(double)data[j][i][k];
}
}
mj[i]/=8.0*PNUM;
}
for(i=0;i<NUM;i++){
for(j=0;j<NUM;j++){
mats[i][j]=0;
for(m=0;m<8;m++){
for(k=0;k<PNUM;k++){
mats[i][j]+=(data[m][i][k]-mj[i])*(data[m][j][k]-mj[j]);
}
}
mats[i][j]/=8*PNUM-1;
}
}
}
void getsb(double sb[8][8],double mj[32][8],unsigned char data[4][8][8][60])
{
int i,j,k;
double m[8];
for(i=0;i<8;i++){
m[i]=0;
for(j=0;j<32;j++){
for(k=0;k<60;k++){
m[i]+=data[j/8][j%8][i][k];
}
}
m[i]/=60.0*32.0;
}
for(i=0;i<8;i++){
for(j=0;j<8;j++){
sb[i][j]=0;
for(k=0;k<32;k++){
sb[i][j]+=(mj[k][i]-m[i])*(mj[k][j]-m[j]);
}
sb[i][j]/=32;
}
}
}
void getsw(double swj[32][8][8],double sw[8][8])
{
int i,j,k;
for(i=0;i<8;i++){
for(j=0;j<8;j++){
sw[i][j]=0;
for(k=0;k<32;k++){
sw[i][j]+=swj[k][i][j];
}
sw[i][j]/=32.0;
}
}
}
void MatMul(double mata[8][8],double matb[8][8],double matc[8][8])
{
int i,j,k;
for(i=0;i<NUM;i++){
for(j=0;j<NUM;j++){
matc[i][j]=0;
for(k=0;k<NUM;k++){
matc[i][j]+=mata[i][k]*matb[k][j];
}
}
}
}
void MatAdd(double mata[8][8],double matb[8][8],double matc[8][8])
{
int i,j;
for(i=0;i<NUM;i++){
for(j=0;j<NUM;j++){
matc[i][j]=mata[i][j]+matb[i][j];
}
}
}
void MatDec(double mata[8][8],double matb[8][8],double matc[8][8])
{
int i,j;
for(i=0;i<NUM;i++){
for(j=0;j<NUM;j++){
matc[i][j]=mata[i][j]-matb[i][j];
}
}
}
void getst(double sw[8][8],double sb[8][8],double st[8][8])
{
MatAdd(sw,sb,st);
}
double MatTrace(double mat[8][8])
{
int i;
double d=0.0;
for(i=0;i<NUM;i++){
d+=mat[i][i];
}
return d;
}
void OutSw(ofstream outfile,double sw[NUM][NUM])
{
int i,j;
for(i=0;i<NUM;i++){
for(j=0;j<NUM;j++){
outfile<<setprecision(5)<<sw[i][j];
if(j<NUM-1)outfile<<",";
else outfile<<endl;
}
}
}
double MulVector(double x[NUM],double y[NUM])
{
int i;
double d;
d=0.0;
for(i=0;i<NUM;i++){
d+=x[i]*y[i];
}
return d;
}
int main(int argc,char*argv[])
{
double sw[32][8][8];
double mj[32][8];
double sww[8][8];
double sww1[8][8];
int i,j;
/*get4sw(sw[0],mj[0],dat[0][0]); get4sw(sw[8],mj[8],da[0][1]); get4sw(sw[16],mj[16],dat[0][2]); get4sw(sw[24],mj[24],dat[0][3]);*/
char name[20]="sw100a.h";
for(i=0;i<32;i++){
getswj(sw[i],mj[i],dat[0][i/8][i%8]);
}
MatAdd(sw[0],sw[8],sww);
Gauss_Jordan(sww,sww1);
ofstream outfile;
outfile.open("sw100ab.h");
outfile<<"//100A ml:\n";
for(i=0;i<NUM;i++){
outfile<<setw(5)<<setprecision(3)<<mj[0][i]<",";
}
outfile<<endl;
outfile<<"//50A m2:\n";
for(i=0;i<NUM;i++){
outfile<<setw(5)<<setprecision(3)<<mj[8][i]<<",";
}
outfile<<endl;
outfile<<"//100A SW1:\n";
for(i=0;i<NUM;i++){
for(j=0;j<NUM;j++){
outfile<<setw(5)<<setprecision(3)<<sw[0][i][j];
if(j<NUM-1)outfile<<",";
else outfile<<endl;
}
}
outfile<<"//50A SW2:\n";
for(i=0;i<NUM;i++){
for(j=0;j<NUM;j++){
outfile<<setw(5)<<setprecision(3)<<sw[8][i][j];
if(j<NUM-1)outfile<<",";
else outfile<<endl;
}
}
outfile<<"//SW=SW1+SW2:\n";
for(i=0;i<NUM;i++){
for(j=0;j<NUM;j++){
outfile<<setw(5)<<setprecision(3)<<sww[i][j];
if(j<NUM-1)outfile<<",";
else outfile<<endl;
}
}
outfile<<"//SW-1:\n";
for(i=0;i<NUM;i++){
for(j=0;j<NUM;j++){
outfile<<setw(5)<<setprecision(3)<<sww1[i][j];
if(j<NUM-1)outfile<",";
else outfile<<endl;
}
}
double d,u[NUM];
for(i=0;i<NUM;i++){
d=0.0;
for(j=0;j<NUM;j++){
d+=sww1[i][j]*(mj[0][j]-mj[8][j]);
}
u[i]=d;
}
outfile<"//u=sw-1(ml-m2):\n";
for(i=0;i<NUM;i++){
outfile<<setw(5)<<setprecision(3)<<u[i]<<",";
}
outfile<<endl;
d=MulVector(u,mj[0]);
outfile<<"u*ml="<<d<<endl;
double d2;
d2=MulVector(u,mj[8]);
outfile<<"u*m2="<<d2<<endl;
d=(d+d2)/2.0;
outfile<<"yt="<<d<<endl;
double pt[NUM];
outfile<<"100AResult:\n";
for(i=0;i<PNUM;i++){
for(j=0;j<NUM;j++){
pt[j]=(double)dat[0][0][0][j][i];
}
d=MulVector(u,pt);
outfile<<setw(5)<<setprecision(3)<<d;
if((i+1)%8==0)
outfile<<endl;
else outfile<<",";
}
outfile<<endl;
outfile<<"50AResult:\n";
for(i=0;i<PNUM;i++){
for(j=0;j<NUM;j++){
pt[j]=dat[0][1][0][j][i];
}
d=MulVector(u,pt);
outfile<<setw(5)<<setprecision(3)<<d;
if((i+1)%8==0)outfile<<endl;
else outfile<<",";
}
outfile<<endl;
outfile.close();
return 0;
}
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