c++ - 在 C++ 中计算标准差和方差

Question

所以，我已经发布了几次，之前我的问题非常模糊。我这周开始使用 C++ 并一直在做一个小项目。

我正在尝试计算标准差和方差。我的代码加载了一个包含 100 个整数的文件，并将它们放入一个数组中，对它们进行计数，计算均值、总和、方差和 SD。但是我在方差方面遇到了一些麻烦。

我一直得到一个巨大的数字 - 我觉得这与它的计算有关。

我的均值和总和没问题。

注意:

using namespace std;

int main() {
    int n = 0;
    int Array[100];
    float mean;
    float var, sd;
    string line;
    float numPoints;

    ifstream myfile("numbers.txt");

    if (myfile.is_open()) {
        while (!myfile.eof()) {
            getline(myfile, line);
            
            stringstream convert(line);
        
            if (!(convert >> Array[n])) {
                Array[n] = 0;
            }

            cout << Array[n] << endl;
            n++;
        }
    
        myfile.close();
        numPoints = n;
    } else
        cout << "Error loading file" << endl;

    int sum = accumulate(begin(Array), end(Array), 0, plus<int>());
    cout << "The sum of all integers: " << sum << endl;

    mean = sum / numPoints;
    cout << "The mean of all integers: " << mean << endl;

    var = (Array[n] - mean) * (Array[n] - mean) / numPoints;
    sd = sqrt(var);
    cout << "The standard deviation is: " << sd << endl;

    return 0;
}

Answer 1

这是另一种使用 std::accumulate 但不使用 pow 的方法。此外，我们可以使用匿名函数来定义在计算均值后如何计算方差。请注意，这会计算无偏样本方差。

#include <vector>
#include <algorithm>
#include <numeric>

template<typename T>
T variance(const std::vector<T> &vec) {
    const size_t sz = vec.size();
    if (sz == 1) {
        return 0.0;
    }

    // Calculate the mean
    const T mean = std::accumulate(vec.begin(), vec.end(), 0.0) / sz;

    // Now calculate the variance
    auto variance_func = [&mean, &sz](T accumulator, const T& val) {
        return accumulator + ((val - mean)*(val - mean) / (sz - 1));
    };

    return std::accumulate(vec.begin(), vec.end(), 0.0, variance_func);
}

如何使用此功能的示例:

#include <iostream>
int main() {
    const std::vector<double> vec = {1.0, 5.0, 6.0, 3.0, 4.5};
    std::cout << variance(vec) << std::endl;
}