MATLAB机器学习实战：构建预测模型，探索数据价值

 # 1. MATLAB机器学习简介** MATLAB是一种强大的技术计算语言，在机器学习领域拥有广泛的应用。它提供了一系列工具和函数，使数据科学家能够轻松地导入、预处理、分析和建模数据。 MATLAB机器学习模块提供了各种监督和无监督学习算法，包括线性回归、逻辑回归、聚类分析和降维算法。这些算法可以用来解决各种机器学习问题，如预测、分类、数据探索和特征工程。 MATLAB的交互式环境和丰富的图形功能使其成为机器学习开发和原型设计的理想平台。它允许数据科学家快速探索数据、可视化结果并迭代模型，从而加快机器学习模型的开发和部署过程。 # 2. 数据准备与探索 ### 2.1 数据导入与预处理 #### 2.1.1 数据读取和转换 MATLAB提供了多种数据读取函数，如`readtable`、`importdata`和`csvread`，用于从不同格式的文件（如CSV、Excel、文本文件）导入数据。 ```matlab % 从CSV文件读取数据 data = readtable('data.csv'); % 从Excel文件导入数据 data = importdata('data.xlsx'); % 从文本文件读取数据 data = csvread('data.txt'); ``` 导入数据后，可能需要进行数据转换以使其符合建模要求。例如，将字符数据转换为数值数据，或将日期数据转换为日期时间对象。 ```matlab % 将字符数据转换为数值数据 data.Age = str2double(data.Age); % 将日期数据转换为日期时间对象 data.Date = datetime(data.Date); ``` #### 2.1.2 缺失值处理和数据清洗 缺失值是数据准备中常见的挑战。MATLAB提供了多种处理缺失值的方法，如删除、插补或使用缺失值指示器变量。 ```matlab % 删除缺失值 data = data.dropna(); % 插补缺失值（使用平均值） data.Age = fillmissing(data.Age, 'mean'); % 使用缺失值指示器变量 data.MissingAge = ismissing(data.Age); ``` 数据清洗涉及识别和删除异常值、重复项和噪声。MATLAB提供了`findoutliers`和`unique`等函数来执行这些任务。 ```matlab % 识别异常值 outliers = findoutliers(data.Age); % 删除重复项 data = unique(data); % 去除噪声（使用中值滤波器） data.Age = medfilt1(data.Age); ``` ### 2.2 数据探索与可视化 #### 2.2.1 统计分析和数据分布 统计分析可以揭示数据中的模式和趋势。MATLAB提供了`mean`、`std`和`hist`等函数来计算统计量和绘制直方图。 ```matlab % 计算平均值和标准差 mean_age = mean(data.Age); std_age = std(data.Age); % 绘制直方图 histogram(data.Age); ``` #### 2.2.2 数据可视化和特征工程 数据可视化对于理解数据分布和识别特征之间的关系至关重要。MATLAB提供了丰富的可视化工具，如散点图、折线图和热图。 ```matlab % 绘制散点图 scatter(data.Age, data.Income); % 绘制折线图 plot(data.Date, data.Sales); % 绘制热图 heatmap(corrcoef(data)); ``` 特征工程是将原始特征转换为更具信息性和可预测性的特征的过程。MATLAB提供了`pca`和`lda`等函数来执行主成分分析和线性判别分析。 ```matlab % 执行主成分分析 [coeff, score, latent] = pca(data); % 执行线性判别分析 [coeff, score, labels] = lda(data.Features, data.Labels); ``` # 3. 监督学习算法 监督学习是机器学习中的一种类型，其中算法从标记数据中学