Java实现数据统计的常用算法

来源：互联网发布：Linux安装telnet yum 编辑：程序博客网时间：2024/05/02 02:55

求和、平均值、众数、中位数、中列数、四分位数、极差、四分位数、截断均值、方差、绝对平均差（AAD）、中位数绝对偏差、标准差的数学方法

package cn.javacodes.utils;import java.util.Arrays;import java.util.HashMap;import java.util.Iterator;import java.util.Map;/** * 数据统计工具类 * @author 胡湛霏 * @since 2016-09-27 */public class DataStatisticsUtils {    /**     * 求和     *     * @param arr     * @return     */    public static double getSum(double[] arr) {        double sum = 0;        for (double num : arr) {            sum += num;        }        return sum;    }    /**     * 求均值     *     * @param arr     * @return     */    public static double getMean(double[] arr) {        return getSum(arr) / arr.length;    }    /**     * 求众数     *     * @param arr     * @return     */    public static double getMode(double[] arr) {        Map<Double, Integer> map = new HashMap<Double, Integer>();        for (int i = 0; i < arr.length; i++) {            if (map.containsKey(arr[i])) {                map.put(arr[i], map.get(arr[i]) + 1);            } else {                map.put(arr[i], 1);            }        }        int maxCount = 0;        double mode = -1;        Iterator<Double> iter = map.keySet().iterator();        while (iter.hasNext()) {            double num = iter.next();            int count = map.get(num);            if (count > maxCount) {                maxCount = count;                mode = num;            }        }        return mode;    }    /**     * 求中位数     *     * @param arr     * @return     */    public static double getMedian(double[] arr) {        double[] tempArr = Arrays.copyOf(arr, arr.length);        Arrays.sort(tempArr);        if (tempArr.length % 2 == 0) {            return (tempArr[tempArr.length >> 1] + tempArr[(tempArr.length >> 1) - 1]) / 2;        } else {            return tempArr[(tempArr.length >> 1)];        }    }    /**     * 求中列数     *     * @param arr     * @return     */    public static double getMidrange(double[] arr) {        double max = arr[0], min = arr[0];        for (int i = 0; i < arr.length; i++) {            if (arr[i] > max) {                max = arr[i];            }            if (arr[i] < min) {                min = arr[i];            }        }        return (min + max) / 2;    }    /**     * 求四分位数     *     * @param arr     * @return 存放三个四分位数的数组     */    public static double[] getQuartiles(double[] arr) {        double[] tempArr = Arrays.copyOf(arr, arr.length);        Arrays.sort(tempArr);        double[] quartiles = new double[3];        // 第二四分位数（中位数）        quartiles[1] = getMedian(tempArr);        // 求另外两个四分位数        if (tempArr.length % 2 == 0) {            quartiles[0] = getMedian(Arrays.copyOfRange(tempArr, 0, tempArr.length / 2));            quartiles[2] = getMedian(Arrays.copyOfRange(tempArr, tempArr.length / 2, tempArr.length));        } else {            quartiles[0] = getMedian(Arrays.copyOfRange(tempArr, 0, tempArr.length / 2));            quartiles[2] = getMedian(Arrays.copyOfRange(tempArr, tempArr.length / 2 + 1, tempArr.length));        }        return quartiles;    }    /**     * 求极差     *     * @param arr     * @return     */    public static double getRange(double[] arr) {        double max = arr[0], min = arr[0];        for (int i = 0; i < arr.length; i++) {            if (arr[i] > max) {                max = arr[i];            }            if (arr[i] < min) {                min = arr[i];            }        }        return max - min;    }    /**     * 求四分位数极差     *     * @param arr     * @return     */    public static double getQuartilesRange(double[] arr) {        return getRange(getQuartiles(arr));    }    /**     * 求截断均值     *     * @param arr 求值数组     * @param p   截断量p，例如p的值为20，则截断20%（高10%，低10%）     * @return     */    public static double getTrimmedMean(double[] arr, int p) {        int tmp = arr.length * p / 100;        double[] tempArr = Arrays.copyOfRange(arr, tmp, arr.length + 1 - tmp);        return getMean(tempArr);    }    /**     * 求方差     *     * @param arr     * @return     */    public static double getVariance(double[] arr) {        double variance = 0;        double sum = 0, sum2 = 0;        for (int i = 0; i < arr.length; i++) {            sum += arr[i];            sum2 += arr[i] * arr[i];        }        variance = sum2 / arr.length - (sum / arr.length) * (sum / arr.length);        return variance;    }    /**     * 求绝对平均偏差(AAD)     *     * @param arr     * @return     */    public static double getAbsoluteAverageDeviation(double[] arr) {        double sum = 0;        double mean = getMean(arr);        for (int i = 0; i < arr.length; i++) {            sum += Math.abs(arr[i] - mean);        }        return sum / arr.length;    }    /**     * 求中位数绝对偏差(MAD)     *     * @param arr     * @return     */    public static double getMedianAbsoluteDeviation(double[] arr) {        double[] tempArr = new double[arr.length];        double median = getMedian(arr);        for (int i = 0; i < arr.length; i++) {            tempArr[i] = Math.abs(arr[i] - median);        }        return getMedian(tempArr);    }    /**     * 求标准差     * @param arr     * @return     */    public static double getStandardDevition(double[] arr) {        double sum = 0;        double mean = getMean(arr);        for (int i = 0; i < arr.length; i++) {            sum += Math.sqrt((arr[i] - mean) * (arr[i] - mean));        }        return (sum / (arr.length - 1));    }}

下面还有一些做数据规范化的代码整理：

package cn.javacodes.utils;import java.util.Arrays;/** * 数据变化-规范化工具类 * @author 胡湛霏 * @since 2016-09-27 */public class DataConversionUtils {    /**     * 最小-最大规范化     *     * @param arr     * @return 规范化后的数组     */    public static double[] minMaxNormalize(double[] arr) {        // 拷贝数组        double[] tempArr = Arrays.copyOf(arr, arr.length);        // 找到最大值和最小值        double max = tempArr[0], min = tempArr[0];        for (int i = 0; i < tempArr.length; i++) {            if (tempArr[i] > max) {                max = tempArr[i];            }            if (tempArr[i] < min) {                min = tempArr[i];            }        }        // 规范化        for (int i = 0; i < tempArr.length; i++) {            tempArr[i] = (tempArr[i] - min) / (max - min);        }        return tempArr;    }    /**     * Z-score规范化     * @param arr     * @return 规范化后的数组     */    public static double[] zScoreNormalize(double[] arr) {        // 拷贝数组        double[] tempArr = Arrays.copyOf(arr, arr.length);        // 求均值        double sum = 0;        for (double num : tempArr) {            sum += num;        }        double mean = sum / tempArr.length;        // 求标准差        double sum2 = 0;        for (int i = 0; i < tempArr.length; i++) {            sum2 += Math.sqrt((tempArr[i] - mean) * (tempArr[i] - mean));        }        double standardDivition = sum2 / (tempArr.length - 1);        // 标准化        for (int i = 0; i < tempArr.length; i++) {            tempArr[i] = (tempArr[i] - mean) / standardDivition;        }        return tempArr;    }    /**     * 小数定标规范化     * @param arr     * @return 规范化后的数组     */    public static double[] decimalsNormalize(double[] arr){        // 拷贝数组        double[] tempArr = Arrays.copyOf(arr, arr.length);        // 找到最大值        double max = tempArr[0];        for (int i = 0; i < tempArr.length; i++) {            if (tempArr[i] > max) {                max = tempArr[i];            }        }        // 确定j的值（j为使max(|v'|)<1的最小整数）        int j = 0;        while (Math.abs(max/Math.pow(10,j))>=1){            j++;        }        // 规范化        for (int i = 0; i < tempArr.length; i++) {            tempArr[i] = tempArr[i] / Math.pow(10,j);        }        return tempArr;    }}

转载自老H博客

0 0