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蟾蜍试图吞食甲虫幼虫
它们的幼虫不吃别的东西,而且它们有着几乎百分之百的捕食成功率。它们诱惑它们的捕食者,吸引它们接近并捕捉它们。当长长的粘舌头伸过来的时候,幼虫躲开袭击并用它的邪恶的钩形嘴咬住它的捕食者,然后悬挂在上面并且吞食活着的捕食者。成年的甲虫有着更加多变的饮食,但是它对于捕食两栖动物依然非常熟练。它跳到猎物的后背上,并且咬一口来麻痹它们,这样能让它悠闲的进行吞食。
成年甲虫捕食青蛙
这些可怕的行为已经被以来自色列大学特拉维夫大学的Gil Wizen和Avital Gasith所记载。Gasith在四年前发现了这些甲虫的习性,当时他在野外发现了几个幼虫袭击青蛙。现在他和Wizen已经了解了它的捕食策略。这些幼虫通过交替的挥动触须和移动嘴巴来吸引两栖动物,当捕食者接近的时候它的嘴巴移动的越来越
快。这种行为揭示了一个事实:两栖动物采用非常简单的捕食方案,注意移动物体,袭击小个头猎物躲开大个头。晃动的小个头幼虫理所当然的成为了两栖动物的捕食目标,它们接近并且进行捕食。
两栖动物的舌头是非常迅速的,只需要十分之一秒的时间来伸出并展开。幼虫的速度更快,它在被捕捉到之前抓住两栖动物的表皮,而且在把自己重新调整到一个更加舒适的位置之后就开始吞食。开始它表现的像一只寄生虫一样吸食猎物的体液,然后就开始咀嚼,最终猎物就只剩下骨头了。
甲虫一直都是胜利者。在几乎400次的对峙中,两栖动物只有几次成功的把幼虫吞到嘴中。即使那样,它们很快就吐出了幼虫,幼虫快速的翻转到两栖动物身上。一只蟾蜍甚至成功的吞下了一只幼虫,幼虫在它的胃中蠕动了两个小时。不知为什么,最终这只蟾蜍把幼虫吐了出来。这只幼虫很显然没有受到伤害,它杀死并吃了刚刚吞下它的那只蟾蜍。
幼虫发育经过三个阶段,并且在每个阶段它都杀死一只新的猎物。一旦它吃了猎物,它就找到一个隐蔽的位置褪下它的硬皮。它身体长大并且继续引诱新的两栖动物来为它下一个生长阶段补充营养。
当甲虫成年,它们通常在白天和两栖动物共享潮湿的栖息地,只在晚上捕食它们。Wizen和Gasith在野外发现了三只甲虫正在从后面咀嚼蟾蜍。在实验室了他们观察到甲虫咬住两栖动物的背部,当它的猛烈蹦跳的猎物试图驱逐它的时候,它就像一个赛马的骑手。甲虫用它的嘴在猎物的后背上开了一个口。几分钟内两栖动物就被麻痹了,而几小时之内就只剩下脑袋和四肢了。甲虫咬出的伤口并没有损伤两栖动物的脊椎。Wizen说:“我认为甲虫咬断了两栖动物后腿的连接肌肉,从而防止它跳远逃脱。这个假定仍然需要确认。”
被捕食者有时候能够转败为胜,但是那通常是因为它们在生命中的某个阶段更强大,因为它们突然在数量上超过它们的敌人。Epomis甲虫拥有三个与众不同的特点:它们比它们要捕食的两栖动物小的多;当它们的幼虫只吃两栖动物的时候,它们的角色逆转是必然的;而且它们进化出了一种诱惑捕食者的习性。
关键词:数据挖掘;变参数回归模型;强局部加权回归
中图分类号:TP311文献标识码:A文章编号:1009-3044(2012)07-1493-03
Implementation of Robust Locally Weighted Regression Algorithm in Data Mining
YU Le, XIAO Ji-yi
(Institute of Computer Science&Technology, University of South China, Hengyang 421001, China)
Abstract: Regression analysis includes any techniques for modeling and analyzing several variables, when the focus is on the relationship between a dependent variable and one or more independent variables .It plays a very important position in Data Mining. And application of robust locally weighted regression algorithm is particularly extensive.In this paper, provides a kind of model of varying parameter regression and implementation it in algorithm.
Key words: data mining; varying parameter regression model; robust locally weighted regression
在这样一个信息爆炸的时代,信息过量成为需要面对的问题,如何才能不被信息的过量所淹没,并从中及时发现有用的知识,提高信息利用率呢?数据挖掘(Data Mining,DM)就是从大量的、不完全的、有噪声的、模糊的、随机的实际应用数据中,提取隐含在其中的、人们事先不知道的,但又是潜在有用的信息和知识的过程。在数据挖掘技术的发展过程中,回归分析是会经常使用的到。回归分析是通过一个或几个变量的变化去解释另一变量的变化。包括找出自变量与因变量、建立数学模型、检验模型、估计预测等环节。变量之间的关系,有的是确定的函数关系,有的则没有,变量y随着变量x而变化,但不能由x的取值精确求出y的值。在回归分析技术中,最为基础的是一元线性回归技术。因变量观测值的观测误差服从同一正态分布(即等权、等方差)的情况是最常见的。因此,等权回归的情况较多。其实,两个变量之间的关系,有时会是非常微妙的,仅凭简单的直线、曲线参数方程模型是远远不够的。所以本文采用强局部加权回归方法。
1局部加权回归
局部加权回归算法(LOWESS)由C1eveland提出,并由C1eveland和Develin推广到多个自变量的情形,主要利用局部观测数据对欲拟合点进行多项式加权拟合,并用最小二乘法进行估计。它允许线性回归模型中的参数随着自变量的不同取值而变化,即不同的观测值对应于一组不同的参数,在自变量空间的任一点处给出回归函数的一个估计值。
1.1变参数回归模型
对于单参变量来说,设{xi,yi}, i=1,2,?,n.为n组观测值。建立如下模型
yi=α0(xi)+α1(xi)xi+?+αp(xi)xp i+εi,i=1,2,?n(1.1)
其中α0(xi),α1(xi),?αp(xi)为相对于xi的未知参数,εi,i=1,2,?n为独立同分布的随机误差项。p为事先给定的值。
1.2相关概念
1.2.1 r次最近邻点
对每一个xi计算周围每一个点xm(m=1,2,?,n)到它的距离,记为dim=||xi-xm。记hi为dim
(m=1,2,?,n)中第r个小的值。令0
数。
1.2.2局部加权回归
对每一个点xi,在窗口内所有的xk上,k=1,2,?n,由权值函数可得到权值ωk(xi),使用带有权值ωk(xi)的加权最小二乘法对xi
就称为局部加权回归。
1.3权函数的确定
1)|x|0;
2)W(-x)=W(x);
3)对于x≥0,W(x)是一个非增函数;
4)当|x|≥1时,W(x)=0。
满足上述条件的函数有很多,目前最常用的是三次权函数(1-||xn)m, ||x≤1 0, ||x >1
除上述两种权函数外还有其他的权函数,如高斯加权函数和正态型权函数。
1.4参数估计
局部加权拟合方法应用于变参数模型(1.1),即对于任意给定的自变量空间的点xi,i=1,2,?,n,求α0(xi),α1(xi),?αp(xi)使得
达到最小令
1.5强局部加权回归
在局部加权回归中对每一个点xi,在窗口内所有的xk上,k=1,2,?n,由权值函数可得到权值ωk(xi),使用带有权值ωk(xi)的加权最小二乘法对xi进行d阶多项式拟合,得到拟合值yi
2强局部加权回归算法实施流程
2.1算法实施流程
1)选取适当的f,对每一个观测点xi,(i=1,2,?n)尽量以xi为中心选取窗口宽度。
2)定义区间内所有点的权数。权数由权值函数来确定。
3)利用最小二乘法对每个带有权值ωk(xi)的观测点(xi,yi),计算回归系数α(xi)的估计值,此时得到的yi
为拟合值的残差,S为||ei的中位值。定义:
δk=B(ek/(6S))
5)对每一个i在{xi,yi}点处用δiωk(xi)代替原来的权值ωk(xi),利用最小二乘法进行d阶多项式拟合,计算新的yi 就是强局部加权拟合值。
一般来说,利用强局部加权回归算法对观测点进行拟合时,多项式的阶数、权值函数、迭代次数以及窗口宽度是很重要的,但是前三个参数是可以预先给出来的。正常情况下,多项式阶数取1,迭代次数取2,权值函数取3次方权值函数已经足够。f是参加局部回归的观测值的个数占观测值个数的比例,n是观测值的个数,一般来说f的取值在1 3到2 3之间。本文我们选取f=0.5。r与f的取值一般没有确定的准则,其大小会影响平滑值的外观。增大r或f值,将会导致平滑程度的增加,而对于数据中潜在的细微变化模式则分辨率低,但噪音小。而对数据中大的变化模式的表现则比较好;而小的r或f值,则会使曲线非常粗糙。对于数据中潜在的细微的变化模式的分辨率则较高,但噪音大。对数据中大的变化模式的表现就比较差。
2.2算法的程序实现
由于强加权局部最小二乘法中,大量运用了矩阵运算,比如矩阵的加减乘除、矩阵的迹,矩阵的转置和秩,以及求取矩阵的特征值特征向量,所以从网站上下载了一个关于矩阵运算的包JAMPACK,然后在次基础上编程实现算法,其中算法中的类图和条用关系:
图中各类的功能如下:
算法MAIN类的工程主类,用于调用其他的各类来完成最小二乘算法
JAMPACK包中包含了常用的矩阵类型和常用的矩阵算法的类,矩阵运算类包含了矩阵的乘除加减、求转置、求逆、求特征值和特征向量等运算类,对整个算法实现起了关键的支撑作用。
Weight类用于生成权重值K(i)的类,使得K满足高斯分布Distance类用于计算样本点到拟合曲线的暂时距离。
3结束语
文中对单自变量的强局部加权回归做了比较详细的介绍,并利用局部加权技术拟合变参数回归模型,通过实例,可以看出强局部加权回归很好的反映了变量之间的相互依赖关系。但是还是有些不足,当数据量巨大的时候,算法的运算量太大。单机耗费的时间会达到几天甚至更长时间。本文以后的工作就是将局部加权回归算法MapReduce化后部署到Hadoop云计算平台上运行,并用以解决实际问题。
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嘉娜・维什尼奥娃1976年7月3日生于列宁格勒的一个化学工程师之家,六岁便加入少年宫舞蹈小组,1987年考入俄罗斯阿格里宾娜・瓦加诺娃芭蕾舞学校。1994年,维什尼奥娃在洛桑国际青年芭蕾舞比赛中获得了自己的第一个胜利,囊括金牌和赛会大奖。其后,再无任何选手获此殊荣。1995年,维什尼奥娃从芭蕾舞学校毕业,进入马林斯基剧院芭蕾舞剧团,并从1996年起担任独舞演员。
嘉娜・维什尼奥娃20岁的时候,有人通过剧院给她发来了一个特别重要的邀请,但剧院的结构不允许有个人化的发展道路,邀请函被剧院藏了起来。在剧院学习与沉淀的期间,维什尼奥娃始终捍卫自己的权力,并讨论、解释了这一问题,最终获得了共鸣。在接下来的阶段,马林斯基剧院院长瓦列里・格尔吉耶夫(Valery Gergiev)允许她在马林斯基剧院工作的同时,去柏林、美国芭蕾舞剧院演出。那时的她已经有了知名度和首席独舞经验,因此可以在剧团里不按常规行事,而是选择自己感兴趣的剧目扩充自己的表演节目。
对于当初剧院的掩其锋芒的做法,回首看来,维什尼奥娃认为,“不给我是对我好”,掌握好传统剧目会让一个芭蕾舞演员终生受益,在青少年时期必须接受系统训练,才能成为最高水平的芭蕾舞演员。在羽翼未丰的时候,无论面对怎样的诱惑或者机遇,都不应该分散注意力。
在芭蕾舞领域,维什尼奥娃的舞蹈技艺已经是炉火纯青,但她并不满足于既得的成就,在演过两个剧院的所有剧目后,她开始有了编排个人项目的想法。她的新节目“Context. Diana Vishneva”成为首都文化生活中最精彩的舞蹈活动之一,并且因此而获得两项“金面具”奖,甚至成为马林斯基剧院上演的剧目,这在她的职业生涯中是极为重要的一步。
23岁的农民工张海在广东省东莞市的一家玩具厂工作了5年,2008年9月,受经济危机的影响,企业定单减少,小张失业了。
一年后的今天,当记者再次见到小张时,小张俨然一副老板的派头。小张说:“以前进城打工很容易,现在工作不好找,倒不如回家找点事做。就这样和朋友一起开了这家水泥彩瓦厂。以前当地农民盖瓦房多采用黑泥瓦或者红泥瓦,不仅颜色不好看,而且用了两三年就出现自然断裂漏雨现象,就得更换新瓦。自从老百姓见识了彩色水泥瓦的好处后,现在周围十里八村的人再盖房都指定选用我厂的水泥彩瓦,我现在一年的收入比过去5年赚的还要多。又赶上国家禁止黏土窑和高耗能窑厂的好政策,黏土瓦已经禁止生产,我的水泥瓦更好卖了。国家现在又在搞新农村建设和城镇改造、扩建,指定使用彩色水泥瓦,我们生产的彩色水泥瓦以其质量好、色彩艳丽、价格低的优势已经进入城镇的商品房开发市场,被众多的房地产开发公司所认可,产品供不应求。我们现在又投资了4万多元,购买了一条彩瓦生产线和3台小型空心砖机,生产量翻了一番,又增加了空心砖的生产项目,走规模化和产业化的发展道路,明年,我们的企业将会有更好更高的发展。”
产品升级小本也能开厂赚钱
彩色水泥瓦是国家建设部重点推广的环保防水材料,与石棉瓦、彩钢瓦,琉璃瓦,黏土瓦有着天壤之别:防水性能更好,使用寿命更长,不起硝、无翘曲、密封好、生产采用水泥、沙子、粉煤灰等原料,因此,不存在占用耕地等问题。
小张所采用的机器是由合肥百乐能源设备有限公司生产的BL168-3型全自动水泥彩瓦机。该机集送料、搅拌、自动定量供料、振动、气动模压于一体,全程微电脑程序化控制,3人可操作,维修方便,而且解决了以往设备生产的彩瓦密实度不够,表面气孔多,泛碱,易破碎,厚薄不一,重量不等的缺点,日产彩瓦2800片。生产出的彩瓦光亮如镜,色泽艳丽,成品率高,质量达到国家标准。设备投资只需2万多元,投资少,见效快,回报周期短,是中小投资者首选的致富项目,更是彩砖厂、水泥厂、预制构件厂、建材厂、老砖瓦厂增项创收的好项目。
另外该公司生产的移动式水泥空心砖机,年销量达1000多台,只需一人操作,不用托板,每分钟可生产2块,成本0.7元左右,售价1元以上。价格4500元/台。该机操作简单,维修方便,是城乡致富的好帮手。
合肥百乐能源设备有限公司
地址:合肥市东流路油坊岗飞龙工业区3号工业园
电话:0551-3450951 3450952
房间里有许多东西。我非常喜欢小动物,所以妈妈给我买了许多布娃娃。有可爱的小猪,美丽的公主狗,机灵的小咪喳,淘气的小花猫。晚上,每当我睡觉开台灯时,我的布娃娃小熊憨憨地在月光下跳舞。它们每天伴着我健康欢乐地成长。
我非常喜欢我的房间。但我常常幻想拥有一个随季节变化的房间。
春天,我希望我的房间是一个花园,里面有许多花草树木。几只粉蝴蝶飞过来,在花丛中化好妆,翩翩起舞。蜜蜂可不喜欢这一套,它正在用吸管吮吸着花蜜,准备着过冬的食物。
夏天,我希望我的房间是一个游泳池。可以在游泳池里无拘无束地游来游去。游泳池旁边还有一个冰箱,里面放着美味可口的冰棒,每当觉得热时,我的布娃娃们和我都可以美滋滋地品尝着冰棒,沉浸在一片迷人的凉爽之中。
秋天,我希望我的房间是一个果园。早上起来,一看,墙壁上、书桌上、窗沿上全都结满了诱人的水果。水果大家族知道自己的生日——秋天到了。一个个打扮得漂漂亮亮的。桃子家族千姿百态,有的真臭美,头朝上,脚朝下,对着我家的地板乐呵呵地照镜子。有的大大方方地走出来,穿着粉裙,戴着碧绿色的发夹,露出了甜蜜的笑容,正向我们挥手呢……葡萄家族更是稀奇,所有葡萄都来参加生日宴会。葡萄挨挨挤挤地挤在一起,弄得水泄不通。一颗颗葡萄站在一起,仿佛一朵朵紫色的云……
冬天,我希望我的房间是一个雪场。我可以和我的布娃娃们一起打雪仗、堆雪人,让它们脸上绽放着快乐之花。