标准差？

我需要计算一个通用列表的标准差。我将尝试包含我的代码。它是一个包含数据的通用列表。数据主要是 float 和 int。下面是我的相关代码，但没有涉及太多细节:

namespace ValveTesterInterface
{
public class ValveDataResults
{
private List<ValveData> m_ValveResults;


public ValveDataResults()
{
if (m_ValveResults == null)
{
m_ValveResults = new List<ValveData>();
}
}


public void AddValveData(ValveData valve)
{
m_ValveResults.Add(valve);
}

下面是需要计算标准差的函数:

        public float LatchStdev()
{


float sumOfSqrs = 0;
float meanValue = 0;
foreach (ValveData value in m_ValveResults)
{
meanValue += value.LatchTime;
}
meanValue = (meanValue / m_ValveResults.Count) * 0.02f;


for (int i = 0; i <= m_ValveResults.Count; i++)
{
sumOfSqrs += Math.Pow((m_ValveResults - meanValue), 2);
}
return Math.Sqrt(sumOfSqrs /(m_ValveResults.Count - 1));


}
}
}

忽略 LatchStdev ()函数中的内容，因为我确信它不正确。这只是我可怜的尝试，计算圣开发。我知道如何使用双精度列表，但不知道如何使用通用数据列表。如果有人有这方面的经验，请帮助。

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最佳答案

这篇文章应该对你有所帮助。它创建一个函数来计算 double值序列的偏差。您所要做的就是提供一系列适当的数据元素。

由此产生的功能是:

private double CalculateStandardDeviation(IEnumerable<double> values)
{
double standardDeviation = 0;


if (values.Any())
{
// Compute the average.
double avg = values.Average();


// Perform the Sum of (value-avg)_2_2.
double sum = values.Sum(d => Math.Pow(d - avg, 2));


// Put it all together.
standardDeviation = Math.Sqrt((sum) / (values.Count()-1));
}


return standardDeviation;
}

这很容易适应任何泛型类型，只要我们为正在计算的值提供一个选择器。LINQ 是一个很好的工具，它的 Select功能允许你从通用的自定义类型列表中投射出一系列的数值来计算标准差:

List<ValveData> list = ...
var result = list.Select( v => (double)v.SomeField )
.CalculateStdDev();
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上面的例子有点不正确，如果总体集为1，除数可能为零。下面的代码比较简单，给出了“填充标准差”的结果。(http://en.wikipedia.org/wiki/Standard_deviation)

using System;
using System.Linq;
using System.Collections.Generic;


public static class Extend
{
public static double StandardDeviation(this IEnumerable<double> values)
{
double avg = values.Average();
return Math.Sqrt(values.Average(v=>Math.Pow(v-avg,2)));
}
}
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尽管公认的答案似乎在数学上是正确的，但从编程的角度来看却是错误的——它将同一个序列枚举了4次。如果底层对象是一个列表或数组，这可能没问题，但是如果输入是一个经过过滤的/聚合的/etc linq 表达式，或者如果数据直接来自数据库或网络流，这将导致更低的性能。

我强烈建议不要重新发明轮子，而是使用一个更好的开源数学库 Math.NET。我们公司一直在使用这种即兴演奏，对其性能感到非常满意。

PM > 安装-软件包数字网络

var populationStdDev = new List<double>(1d, 2d, 3d, 4d, 5d).PopulationStandardDeviation();


var sampleStdDev = new List<double>(2d, 3d, 4d).StandardDeviation();

有关更多信息，请参见 http://numerics.mathdotnet.com/docs/DescriptiveStatistics.html。

最后，对于那些希望得到尽可能快的结果和牺牲一些精度的人，阅读“一次性”算法 https://en.wikipedia.org/wiki/Standard_deviation#Rapid_calculation_methods

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我知道你在做什么，我也用了类似的东西。在我看来，你做得还不够。我倾向于将所有数据处理封装到一个单独的类中，这样我就可以缓存计算出来的值，直到列表发生变化。 例如:

public class StatProcessor{
private list<double> _data; //this holds the current data
private _avg; //we cache average here
private _avgValid; //a flag to say weather we need to calculate the average or not
private _calcAvg(); //calculate the average of the list and cache in _avg, and set _avgValid
public double average{
get{
if(!_avgValid) //if we dont HAVE to calculate the average, skip it
_calcAvg(); //if we do, go ahead, cache it, then set the flag.
return _avg; //now _avg is garunteed to be good, so return it.
}
}
...more stuff
Add(){
//add stuff to the list here, and reset the flag
}
}

您会注意到，使用这种方法，只有第一个平均值请求实际上计算了平均值。之后，只要我们不从列表中添加(或删除或修改任何内容，但显示的是 arnt)任何内容，我们就可以得到基本上没有内容的平均值。

此外，由于平均值用于标准差的算法，因此先计算标准差将免费提供平均值，而先计算平均值将在标准偏差计算中给我们带来一点性能提升，前提是我们记得检查标志。

而且！像 average 函数这样的地方，无论如何你已经在遍历每个值了，是缓存最小值和最大值的好时机。当然，对这些信息的请求首先需要检查它们是否已经被缓存，与仅仅使用列表查找最大值相比，这可能会导致相对的减速，因为它会做所有额外的工作来设置所有相关的缓存，而不仅仅是你访问的那个缓存。


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