MATLAB2018数据分析实战：探索数据价值，挖掘隐藏洞察

 # 1. MATLAB 基础** MATLAB 是一种强大的技术计算语言，广泛用于数据分析、建模和可视化。本章将介绍 MATLAB 的基础知识，包括： - MATLAB 环境：MATLAB 的工作区、命令窗口和编辑器。 - 数据类型和操作：MATLAB 中不同数据类型的定义和操作，包括标量、向量、矩阵和结构体。 - 变量和函数：MATLAB 中变量的创建、赋值和使用，以及函数的定义和调用。 - 基本数学运算：MATLAB 中常用的数学运算，如矩阵乘法、求逆和求解方程组。 # 2. 数据预处理和探索 数据预处理和探索是数据分析的关键步骤，它可以帮助我们了解数据的分布、结构和潜在问题，为后续的建模和分析奠定基础。 ### 2.1 数据导入和导出 #### 2.1.1 数据文件格式 MATLAB 支持多种数据文件格式，包括： * **MAT 文件：**MATLAB 的原生二进制文件格式，用于存储变量、数据和元数据。 * **CSV 文件：**逗号分隔值文件，用于存储表格数据。 * **TXT 文件：**文本文件，用于存储文本数据。 * **Excel 文件：**Microsoft Excel 文件，用于存储表格数据。 #### 2.1.2 数据导入和导出函数 MATLAB 提供了以下函数用于数据导入和导出： * **importdata()：**从各种文件格式导入数据。 * **readtable()：**从 CSV、TXT 和 Excel 文件导入数据，并创建表格对象。 * **writematrix()：**将矩阵写入 MAT 文件。 * **writetable()：**将表格对象写入 CSV、TXT 和 Excel 文件。 ``` % 从 CSV 文件导入数据 data = readtable('data.csv'); % 将数据导出到 MAT 文件 save('data.mat', 'data'); ``` ### 2.2 数据清洗和转换 #### 2.2.1 缺失值处理 缺失值是数据分析中的常见问题。MATLAB 提供了以下函数处理缺失值： * **ismissing()：**检查数据中是否存在缺失值。 * **isnan()：**检查数据中是否存在 NaN 值。 * **isinf()：**检查数据中是否存在无穷大值。 * **rmmissing()：**删除缺失值。 * **fillmissing()：**用指定值填充缺失值。 ``` % 检查数据中是否存在缺失值 missing_values = ismissing(data); % 删除缺失值 data = rmmissing(data); ``` #### 2.2.2 数据类型转换 数据类型转换是将数据从一种类型转换为另一种类型。MATLAB 提供了以下函数进行数据类型转换： * **double()：**将数据转换为双精度浮点数。 * **int32()：**将数据转换为 32 位整数。 * **char()：**将数据转换为字符数组。 * **logical()：**将数据转换为逻辑值。 ``` % 将数据转换为双精度浮点数 data = double(data); % 将数据转换为 32 位整数 data = int32(data); ``` ### 2.3 数据探索和可视化 #### 2.3.1 统计描述 统计描述可以帮助我们了解数据的分布和中心趋势。MATLAB 提供了以下函数进行统计描述： * **mean()：**计算数据的平均值。 * **median()：**计算数据的中间值。 * **std()：**计算数据的标准差。 * **var()：**计算数据的方差。 * **min()：**计算数据的最小值。 * **max()：**计算数据的最大值。 ``` % 计算数据的平均值 avg = mean(data); % 计算数据的标准差 std_dev = std(data); ``` #### 2.3.2 数据可视化技术 数据可视化可以帮助我们直观地了解数据的分布和趋势。MATLAB 提供了以下函数进行数据可视化： * **plot()：**绘制折线图。 * **bar()：**绘制条形图。 * **scatter()：**绘制散点图。 * **histogram()：**绘制直方图。 * **boxplot()：**绘制箱线图。 ``` % 绘制数据的折线图 plot(data); % 绘制数据的直方图 histogram(data); ``` # 3. 数据建模和分析** 数据建模和分析是数据分析中的核心环节，通过建立数学模型，我们可以从数据中提取有意义的信息，并对未来趋势进行预测。本章将介绍三种常用的数据建模和分析技术：回归分析、分类分析和聚类分析。 **3.1 回归分析** 回归分析是一种用于预测连续型目标变量的建模技术。它通过拟合一条线或曲线来表示目标变量与一个或多个自变量之间的关系。 **3.1.1 线性回归** 线性回归是回归分析中最简单的一种，它假定目标变量与自变量之间存在线性关系。线性回归模型的方程为： ``` y = b0 + b1 * x1 + b2 * x2 + ... + bn * xn ``` 其中： * y 是目标变量 * x1, x2, ..., xn 是自变量 * b0 是截距 * b1, b2, ..., bn 是回归系数 **代码块：** ``` % 导入数据 data = importdata('data.csv'); % 提取目标变量和自变量 y = data(:, 1); X = data(:, 2:end); % 拟合线性回归 ```