kann nicht numpy piecewise mit 3 Segmente

Question

Ich habe die folgenden x, y-Daten

x = np.array([-1.280199006, -1.136209343, -1.048070216, -0.9616764178, -0.8752826199, -0.7871434926, -0.6981317008, -0.6108652382, -0.5235987756, -0.4372049776, 
-0.3490658504, -0.2644173817, -0.1762782545, 
-0.0907571211, 0, 0.09250245036, 0.1762782545, 0.2661627109, 0.3516838443, 0.4345869837, 0.529707428, 0.6108652382, 0.7007496947, 0.7880161573, 0.872664626, 
0.9616764178, 1.055051533, 1.160643953, 1.274090354, 1.413716694]) 

y = np.array([-0.05860218717, -0.05275174988, -0.04961805822, -0.02860635697, -0.04150466841, -0.02672933264, -0.02422597285, -0.03056176732, -0.02885180089, -0.02085851636, 
-0.02873319291, -0.02374542821, -0.02132671806, 
-0.02088924602, -0.0216617248, -0.01835553738, -0.01369531698, -0.01331112368, -0.01156455074, -0.009163690404, -0.003542622659, -0.003515924976, -0.003828831726, -0.002622163805, -0.001622083468, 
-0.00297346133, -0.001845415856, -0.001913228234, -0.001495496086, -0.001454621173]) 

und würde tun es mit numpy piecewise passen mit mindestens 3 Liniensegmente

habe ich versucht, dieses

def piecewise_linear(x, x0, x1, y0, y1, k1, k2, k3): 
    conds = [x<x0, (x>=x0) & (x<x1),x>=x1] 
    funcs = [lambda x:k1*(x-x0) + y0, lambda x:k2*(x-x0) + y0, lambda x:k2*(x1-x0) + y0 + k3*(x-x1)] 
    return np.piecewise(x, conds, funcs) 
p , e = curve_fit(piecewise_linear, x, y) 
xd = np.linspace(-1.3, 1.5, 100) 
plt.plot(x, y, "o") 
plt.plot(xd, piecewise_linear(xd, *p)) 

aber es setzt

x1 = 0,266162745743

und

x0 = 0,323723668069

d.h x0> x1. Es endet mit einer 2-Segment-Anpassung.

Was mache ich falsch? Muss ich die Daten skalieren? Allgemeiner gibt es eine Möglichkeit zu steuern, wie viele Segmente stückweise verwendet werden?

Answer 1

Das Problem ist, dass piecewise ein Array anstelle einer Funktion zurückgeben. Daher ist y1 kein unabhängiger Parameter. Ein Weg, um die Funktion zu definieren, ist Booleschen Wert in einem arithmetischen Kontext (True = 1, Falsch = 0) zu verwenden:

def f(x,x0,y0,x1,k1,k2,k3): 
    # x0,y0 : first breakpoint 
    # x1 : second breakpoint 
    # k1,k2,k3 : 3 slopes. 

    y1=y0+ k2*(x1-x0) # for continuity 
    return (
    (x<x0)    * (y0 + k1*(x-x0))  + 
    ((x>=x0) & (x<x1)) * (y0 + k2*(x-x0))  + 
    (x>=x1)    * (y1 + k3*(x-x1))) 

p0=(-.7,-0.03,.5,0.03,0.02,0.01) 
p , e = curve_fit(f, x, y,p0) 
close() 
plt.plot(x, y, "o") 
plot(x,f(x,*p)) 
show() 

Hier ist ein Sitz ist.