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节选自第3章 3.4.2 算术运算

学完了矩阵的算术运算后,我们来做一些练习。

计算用来评价预测效果好坏的一些指标

假设真实值是向量 ,拟合值或预测值是向量

% 例如我们举一个n为10的例子

y = [100 102 108 117 135 178 198 241 290 349];

y_hat = [93 108 118 117 141 170 196 249 296 359];

n = length(y); % 10

SSE: 误差(或残差)平方和(Sum of Squares due to Error)

范围[0,+∞),当预测值与真实值完全吻合时等于0。误差越大,该值越大。

它的量纲是原来数据量纲的平方。

SSE = sum( (y-y_hat).^2 ) % 489

MSE: 均方误差(Mean Square Error)

就是SSE除了一个n

范围[0,+∞),当预测值与真实值完全吻合时等于0。误差越大,该值越大。

它的量纲是原来数据量纲的平方。

MSE = 1/n*(sum( (y-y_hat).^2 )) % 48.9

RMSE: 均方根误差(Root Mean Square Error)

就是MSE加了个根号

范围[0,+∞),当预测值与真实值完全吻合时等于0。误差越大,该值越大。

它的量纲和原来数据的量纲相同。

RMSE = sqrt( 1/n*(sum((y-y_hat).^2)) ) % 6.9929

MAE: 平均绝对误差(Mean Absolute Error)

范围[0,+∞),当预测值与真实值完全吻合时等于0。误差越大,该值越大。

它的量纲和原来数据的量纲相同。

​​​​​MAE = 1/n*( sum( abs(y-y_hat) ) ) % 6.3

MAPE: 平均绝对百分比误差(Mean Absolute Percentage Error)

范围[0,+∞),当预测值与真实值完全吻合时等于0。

可以看到,MAPE跟MAE很像,就是多了个分母。

注意:当真实值有数据等于0时,存在分母为0的问题,该公式不可用!

fz = y-y_hat; % 分子

MAPE = 1/n*(sum(abs(fz ./ y))) % 0.0403

SMAPE: 对称平均绝对百分比误差(Symmetric Mean Absolute Percentage Error)

它的范围是0%到200%,当预测值与真实值完全吻合时等于0。

注:有些地方定义的SMAPE的分母没有加绝对值,这时候SMAPE可能为负数。

fz = abs(y-y_hat); % 分子

fm = (abs(y)+abs(y_hat))/2; % 分母

SMAPE = 1/n*(sum(fz./ fm )) % 0.0399

​​​​​​​R方: 决定系数(Coefficient of determination)

fz = sum((y - y_hat).^2); % 分子

fm = sum((y - mean(y)).^2); % 分母

R2 = 1 - fz/fm % 0.9928

​​​​​​​R方: 决定系数的拓展:

:决定系数、可决系数、R方、拟合优度(Coefficient of determination)

注意:如果使用的是线性回归模型,那么下面两种计算R方的公式都可以使用,且此时R方的范围是[0,1]

式中是y的均值

如果使用的是非线性回归模型,那么R方使用的是第一种定义方法!

且此时R方的范围是(-∞,1].

(线性回归中,两种方法算出来的R方一定相等。非线性回归中只能使用第一种方法计算,第二种算出来的结果是错的!)