javascript - 平滑数组的值

coder 2024-05-12 原文

如果我有一个数字数组，例如 [3, 5, 0, 8, 4, 2, 6]，有没有办法“平滑”这些值，使它们彼此更接近并显示更少方差？

我研究过使用称为高斯函数的东西对一维情况(这是我的数组)对数据进行加窗，但在实现时遇到了问题。 This thread似乎正好解决了我需要的问题，但我不明白用户 naschilling(第二篇文章)是如何得出高斯矩阵值的。

上下文:我正在研究一种音乐波形发生器(借鉴了 SoundCloud 的设计)，它将歌曲在时间 t 的振幅映射到相应的小节高度。不幸的是，有很多噪音，当程序映射一个微小的幅度导致高度突然下降时，它看起来特别难看。我基本上想平滑条形高度，这样它们就不会那么多变了。

我使用的语言是 Javascript。

编辑:抱歉，让我更具体地说明“平滑”这些值。根据上面链接的线程，用户拿了一个数组

[10.00, 13.00, 7.00, 11.00, 12.00, 9.00, 6.00, 5.00]

并使用高斯函数将其映射到

[ 8.35,  9.35, 8.59,  8.98,  9.63, 7.94, 5.78, 7.32]

请注意数字彼此之间的距离如何。

编辑 2:它成功了!感谢用户 Awal Garg 的算法，结果如下:

没有平滑 一些平滑 最大平滑

编辑 3:这是我在 JS 中的最终代码。我对其进行了调整，以便数组的第一个和最后一个元素能够通过环绕数组而不是调用自身来找到它的邻居。

var array = [10, 13, 7, 11, 12, 9, 6, 5];

function smooth(values, alpha) {
    var weighted = average(values) * alpha;
    var smoothed = [];
    for (var i in values) {
        var curr = values[i];
        var prev = smoothed[i - 1] || values[values.length - 1];
        var next = curr || values[0];
        var improved = Number(this.average([weighted, prev, curr, next]).toFixed(2));
        smoothed.push(improved);
    }
    return smoothed;
}

function average(data) {
    var sum = data.reduce(function(sum, value) {
        return sum + value;
    }, 0);
    var avg = sum / data.length;
    return avg;
}

smooth(array, 0.85);

最佳答案

有趣的问题!

平滑值的算法显然可以很多，但这是我的看法:

"use strict";
var array = [10, 13, 7, 11, 12, 9, 6, 5];

function avg (v) {
  return v.reduce((a,b) => a+b, 0)/v.length;
}

function smoothOut (vector, variance) {
  var t_avg = avg(vector)*variance;
  var ret = Array(vector.length);
  for (var i = 0; i < vector.length; i++) {
    (function () {
      var prev = i>0 ? ret[i-1] : vector[i];
      var next = i<vector.length ? vector[i] : vector[i-1];
      ret[i] = avg([t_avg, avg([prev, vector[i], next])]);
    })();
  }
  return ret;
}

function display (x, y) {
  console.clear();
  console.assert(x.length === y.length);
  x.forEach((el, i) => console.log(`${el}\t\t${y[i]}`));
}

display(array, smoothOut(array, 0.85));

注意:它使用了一些 ES6 特性，例如粗箭头函数和模板字符串。 Firefox 35+ 和 Chrome 45+ 应该可以正常工作。否则请使用 babel repl。

我的方法基本上是预先计算数组中所有元素的平均值，并将其用作主要因素来计算新值以及当前元素值，即它之前的元素值, 以及它之后的那个。我还将先前值用作新计算的值，而不是来自原始数组的值。随意根据您的需要进行试验和修改。您还可以传入一个“方差”参数来控制元素之间的差异。降低它将使元素彼此更接近，因为它会降低平均值。

放松平滑的轻微变化是这样的:

"use strict";
var array = [10, 13, 7, 11, 12, 9, 6, 5];

function avg (v) {
  return v.reduce((a,b) => a+b, 0)/v.length;
}

function smoothOut (vector, variance) {
  var t_avg = avg(vector)*variance;
  var ret = Array(vector.length);
  for (var i = 0; i < vector.length; i++) {
    (function () {
      var prev = i>0 ? ret[i-1] : vector[i];
      var next = i<vector.length ? vector[i] : vector[i-1];
      ret[i] = avg([t_avg, prev, vector[i], next]);
    })();
  }
  return ret;
}

function display (x, y) {
  console.clear();
  console.assert(x.length === y.length);
  x.forEach((el, i) => console.log(`${el}\t\t${y[i]}`));
}

display(array, smoothOut(array, 0.85));

不以平均值作为主要因素。

随时尝试，希望对您有所帮助!

关于javascript - 平滑数组的值，我们在Stack Overflow上找到一个类似的问题： https://stackoverflow.com/questions/32788836/

javascript 平滑 vector section length arrays smoothing

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