多元多项式拟合足球数据

Question

我有一些数据，我尝试拟合三个多项式。我已经将多种颜色安装到Home，Draw和Away三个列中。问题是存在一个约束

  

主页+绘制+客场= 1

以下代码计算每列的多项式系数。

home_coeffs = polyfit(match_rating, y_home,1)
draw_coeffs = polyfit(match_rating, y_draw,2)
away_coeffs = polyfit(match_rating, y_away,2)

如何强制执行约束或将问题重新表述为多变量多项式拟合？

    Home    Draw    Away
MatchRating             
-26     0.000000    0.000000    1.000000
-24     0.000000    0.000000    1.000000
-22     0.500000    0.000000    0.500000
-21     0.111111    0.333333    0.555556
-20     0.250000    0.000000    0.750000
-19     0.500000    0.333333    0.166667
-18     0.100000    0.000000    0.900000
-17     0.111111    0.222222    0.666667
-16     0.187500    0.375000    0.437500
-15     0.240000    0.120000    0.640000
-14     0.272727    0.272727    0.454545
-13     0.214286    0.250000    0.535714
-12     0.219512    0.463415    0.317073
-11     0.333333    0.214286    0.452381
-10     0.208955    0.238806    0.552239
-9  0.357143    0.285714    0.357143
-8  0.430556    0.291667    0.277778
-7  0.283784    0.405405    0.310811
-6  0.288462    0.298077    0.413462
-5  0.402299    0.218391    0.379310
-4  0.379630    0.259259    0.361111
-3  0.420561    0.317757    0.261682
-2  0.426752    0.292994    0.280255
-1  0.452174    0.260870    0.286957
0   0.419118    0.330882    0.250000
1   0.553957    0.251799    0.194245
2   0.514925    0.268657    0.216418
3   0.483333    0.308333    0.208333
4   0.465347    0.326733    0.207921
5   0.575758    0.202020    0.222222
6   0.587500    0.212500    0.200000
7   0.584615    0.230769    0.184615
8   0.594203    0.275362    0.130435
9   0.609375    0.312500    0.078125
10  0.714286    0.122449    0.163265
11  0.780000    0.160000    0.060000
12  0.769231    0.128205    0.102564
13  0.764706    0.117647    0.117647
14  0.653846    0.230769    0.115385
15  0.826087    0.130435    0.043478
16  0.500000    0.375000    0.125000
17  1.000000    0.000000    0.000000
18  1.000000    0.000000    0.000000
19  0.714286    0.142857    0.142857
20  1.000000    0.000000    0.000000
21  0.666667    0.333333    0.000000
22  1.000000    0.000000    0.000000
26  1.000000    0.000000    0.000000

我在这里制作的情节：

Answer 1

您可以使用scipy.optimize.leastsq()。这是完整的代码：

import pandas as pd
import io
import numpy as np

txt = """    Home    Draw    Away
-26     0.000000    0.000000    1.000000
-24     0.000000    0.000000    1.000000
-22     0.500000    0.000000    0.500000
-21     0.111111    0.333333    0.555556
-20     0.250000    0.000000    0.750000
-19     0.500000    0.333333    0.166667
-18     0.100000    0.000000    0.900000
-17     0.111111    0.222222    0.666667
-16     0.187500    0.375000    0.437500
-15     0.240000    0.120000    0.640000
-14     0.272727    0.272727    0.454545
-13     0.214286    0.250000    0.535714
-12     0.219512    0.463415    0.317073
-11     0.333333    0.214286    0.452381
-10     0.208955    0.238806    0.552239
-9  0.357143    0.285714    0.357143
-8  0.430556    0.291667    0.277778
-7  0.283784    0.405405    0.310811
-6  0.288462    0.298077    0.413462
-5  0.402299    0.218391    0.379310
-4  0.379630    0.259259    0.361111
-3  0.420561    0.317757    0.261682
-2  0.426752    0.292994    0.280255
-1  0.452174    0.260870    0.286957
0   0.419118    0.330882    0.250000
1   0.553957    0.251799    0.194245
2   0.514925    0.268657    0.216418
3   0.483333    0.308333    0.208333
4   0.465347    0.326733    0.207921
5   0.575758    0.202020    0.222222
6   0.587500    0.212500    0.200000
7   0.584615    0.230769    0.184615
8   0.594203    0.275362    0.130435
9   0.609375    0.312500    0.078125
10  0.714286    0.122449    0.163265
11  0.780000    0.160000    0.060000
12  0.769231    0.128205    0.102564
13  0.764706    0.117647    0.117647
14  0.653846    0.230769    0.115385
15  0.826087    0.130435    0.043478
16  0.500000    0.375000    0.125000
17  1.000000    0.000000    0.000000
18  1.000000    0.000000    0.000000
19  0.714286    0.142857    0.142857
20  1.000000    0.000000    0.000000
21  0.666667    0.333333    0.000000
22  1.000000    0.000000    0.000000
26  1.000000    0.000000    0.000000"""
df = pd.read_csv(io.BytesIO(txt), delim_whitespace=True, index_col=0)

from scipy import optimize

x = df.index.values
y1 = df.Home.values
y2 = df.Draw.values
y3 = df.Away.values

def f(params):
    a, b, c, d, e = params
    oy1 = a + b*x
    oy2 = c + d*x + e*x*x
    oy3 = 1.0 - oy1 - oy2
    return oy1, oy2, oy3

def error(params):
    oy1, oy2, oy3 = f(params)
    e1 = y1 - oy1
    e2 = y2 - oy2
    e3 = y3 - oy3
    return np.concatenate((e1, e2, e3))

params = optimize.leastsq(error, [1, 1, 1, 1, 1])[0]

oy1, oy2, oy3 = f(params)

import pylab as pl
pl.plot(x, y1)
pl.plot(x, oy1)

pl.plot(x, y2)
pl.plot(x, oy2)

pl.plot(x, y3)
pl.plot(x, oy3)

这是输出：

这是params：

[  4.97460839e-01   1.71243863e-02   2.74933473e-01  -1.58439751e-03
  -3.48952223e-04]