2728-最佳拟合直线-JAVA

最佳拟合直线

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Problem Description

在很多情况下，天文观测得到的数据是一组包含很大数量的序列点图象，每一点用x值和y值定义。这就可能需要画一条通过这些点的最佳拟合曲线。

为了避免只对个别数据分析，需要进行最佳曲线拟合。考虑N个数据点，它们的坐标是(X1,Y1)，(X2,Y2)...，(XN,YN)。假设这些值中的X是严格的精确值，Y的值是测量值(含有一些误差)。
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对于一个给定的X，如X1，对应的值Y1与曲线C上对应的Y值将存在一个差值。我们用D1表示这个差值，有时我们也称这个差值为偏差、误差或残差，它可能是正、负或零。类似的，X2...，XN，对应的差值为D2，....，DN。

我们用D12 + D22 + ... + DN2 作为衡量曲线C拟合的“最佳”程度，这个值越小越好，越大则越不好。因此，我们做以下定义：任何一种类型的曲线，它们都有一个共同的特性，当ΣDi2最小时，称为最佳拟合曲线。注：∑指“取和”计算。一条曲线具有这一特性时，称之为“最小二乘拟合”，这样的曲线称为“最小二乘曲线”。

本次的计算任务是拟合为一条直线，数学上称之为“线性回归”。“回归”一词看起来有点陌生，因为计算最佳曲线没什么好“回归”的，最好的术语就是“曲线似合”，在直线情况下就是“线性曲线拟合”。

你的任务是编写程序用最小二乘法计算出以下线性方程的系数(斜率a以及y轴的截距b)：

y = a*x + b (4.1)

a和b可以使用以下公式计算：
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式中N是数据点的个数。注意，以上两式具有相同的分母，∑指逐项加法计算(取和)。∑x指对所有的x值求和，∑y指对所以的y值求和，∑(x^2)指对所有x的平方求和。∑xy指对所有的积xy进行取和计算。应注意，∑xy 与 ∑x*∑y是不相同的(“积的和”与“和的积”是不同的)，同样(∑x)^2与∑(x^2)也是不相同的(“和的平方”与“平方的和”是不相同的)。

Input

n组整数表示xi，yi ，期中|x|<=106，|y|<=106, n < 15

Output

最佳拟合曲线参数a和b，a和b各占一行，a 和b精确到小数点后3位。

Sample Input

Sample Output

1.400
3.500

Hint

Source

import java.text.*;
import java.util.*;

public class Main {

	public static void main(String[] args) {
		Scanner scanner = new Scanner(System.in);
		DecimalFormat decimalFormat = new DecimalFormat("0.000");
		while (scanner.hasNext()) {
			int n = scanner.nextInt();
			int x[] = new int[n];
			int y[] = new int[n];
			int xy[] = new int[n];
			int xx[] = new int[n];
			for (int i = 0; i < n; i++) {
				x[i] = scanner.nextInt();
				y[i] = scanner.nextInt();
				xy[i] = x[i] * y[i];
				xx[i] = x[i] * x[i];
			}
			double a = (n * sum(xy) - sum(x) * sum(y)) / (n * sum(xx) - sum(x) * sum(x));
			double b = (sum(y) * sum(xx) - sum(x) * sum(xy)) / (n * sum(xx) - sum(x) * sum(x));
			System.out.println(decimalFormat.format(a));
			System.out.println(decimalFormat.format(b));
		}
	}

	static public double sum(int a[]) {
		double sum = 0;
		for (int i = 0; i < a.length; i++) {
			sum += a[i];
		}
		return sum;
	}
}

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