Javaの数値計算ライブラリApache Commons Mathを使う(8) 特異値分解（SVD）、主成分分析（PCA)を計算してみる。

今回はこちらの例題から。

Visual C# (C_sharp)の数値計算ライブラリ MathNET Numericsを使う(8)　特異値分解（SVD）、主成分分析（PCA)を計算してみる（ちょうど奥村先生が記事を出されてたので） 

奥村先生のこちらの例題を使っている。

特異値分解・主成分分析・バイプロット

コードはこんな感じで。

import java.io.BufferedReader;

import java.io.File;

import java.io.FileInputStream;

import java.io.IOException;

import java.io.InputStreamReader;

import javax.swing.*;

import java.awt.*;

import org.apache.commons.math3.linear.MatrixUtils;

import org.apache.commons.math3.linear.RealMatrix;

import org.apache.commons.math3.linear.SingularValueDecomposition;

public class svd {

        public static void main(String[] args) {

                File file =new File( "../atest2014chu.csv");

                String line;

                int n = 47;

                int m = 4;

                String[] values = new String[m];

                double[][] data = new double[n][m];

                JFrame frame = new JFrame("PCA");

                frame.setBounds(100, 100, 750, 900);

                frame.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);

                JPanel p = new JPanel();

                p.setLayout(new BoxLayout(p, BoxLayout.PAGE_AXIS));

                JTextArea sArea = new JTextArea();

                JTextArea vArea = new JTextArea();

                JTextArea uArea = new JTextArea();

                JLabel sLabel = new JLabel("S / sqrt(n - 1)");

                JLabel vLabel = new JLabel("V");

                JLabel uLabel = new JLabel("U * S");

                sArea.setFont(new Font("Arial", Font.PLAIN, 12));

                vArea.setFont(new Font("Arial", Font.PLAIN, 12));

                uArea.setFont(new Font("Arial", Font.PLAIN, 12));

                p.add(sLabel);

                p.add(sArea);

                p.add(vLabel);

                p.add(vArea);

                p.add(uLabel);

                p.add(uArea);

                try (BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(new FileInputStream(file),"Shift-JIS"))) {

                        int row = 0;

                        line = br.readLine();

                        while ((line = br.readLine()) != null) {

                values = line.split(",");

                for (int i = 0; i < m; i++) {

                        data[row][i] = Double.parseDouble(values[i+1]);

                }

                row++;

            }

                } catch (IOException e) {

                        e.printStackTrace();

                }

        double[] columnMean = new double[m];

        for (int j = 0; j < m; j++)

        {

            columnMean[j] = 0.0;

            for (int i = 0; i < n; i++)

            {

                columnMean[j] += data[i][j];

            }

            columnMean[j] /= (double)n;

        }

        for (int i = 0; i < n; i++)

        {

            for (int j = 0; j < m; j++)

            {

                data[i][j] -= columnMean[j];

            }

        }

        RealMatrix dataMatrix = MatrixUtils.createRealMatrix(data);

        SingularValueDecomposition decomp = new SingularValueDecomposition(dataMatrix);

        RealMatrix s = decomp.getS();

        RealMatrix v = decomp.getV();

        RealMatrix u = decomp.getU();

                sArea.append(MatrixString(s.scalarMultiply(1.0/Math.sqrt((double)n - 1.0))));

                vArea.append(MatrixString(v));

                uArea.append(MatrixString(u.multiply(s)));

                frame.getContentPane().add(p, BorderLayout.CENTER);

                frame.setVisible(true);

        }

        private static String MatrixString(RealMatrix m)  {

                String s = "";

                for (int i = 0; i < m.getRowDimension(); i++) {

                        s += "[";

                        for (int j = 0; j < m.getColumnDimension(); j++) {

                                s += m.getEntry(i, j);

                                if (j < m.getColumnDimension() - 1) {

                                        s += ", ";

                                }

                        }

                        s +="]\n";

                }

                return s;

        }

}

結果はこちら。リンク先の値と一致している。