Javascript 中的简单直方图算法

Question

我正在创建直方图算法。我正在关注here.

提供的解决方案

我想简单地计算每个值出现的次数。

但是我不能完全正确地使用算法。我的代码是：

var values = [2, 4, 6, 3, 3];

var val_max = 6;
var val_min = 2;

var num_bins = parseInt(val_max - val_min + 1);
console.log('num_bins is ', num_bins);

var bin_width = (val_max-val_min)/num_bins;
console.log('bin_width is ', bin_width);

var to_plot = [];

for (var i = 0; i < num_bins; i++) {
  to_plot.push(0);
}

for (var x = 0; x < values.length; x++) {

    var bin_idx = parseInt((values[x] - val_min) / bin_width); 

    to_plot[bin_idx] = to_plot[bin_idx] + 1; 
}

console.log('to_plot is ', to_plot);

如果你查看控制台日志，你会看到：

to_plot is  [1, 2, 1, 0, 0, NaN]

我希望最后一个索引为“1”。但问题是值接近最大值，

bin_idx

超出范围。我该如何调整才能得到以下结果？

to_plot is  [1, 2, 1, 0, 1] 

jsfiddle 在这里。

Answer 1

这是我会做的：

const data = [2, 4, 6, 3, 3];

print(histogram(data, 1)); // [1, 2, 1, 0, 1]
print(histogram(data, 2)); // [3, 1, 1]
print(histogram(data, 3)); // [4, 1]
print(histogram(data, 4)); // [4, 1]
print(histogram(data, 5)); // [5]

function histogram(data, size) {
    let min = Infinity;
    let max = -Infinity;

    for (const item of data) {
        if (item < min) min = item;
        else if (item > max) max = item;
    }

    const bins = Math.ceil((max - min + 1) / size);

    const histogram = new Array(bins).fill(0);

    for (const item of data) {
        histogram[Math.floor((item - min) / size)]++;
    }

    return histogram;
}

function print(x) {
    console.log(JSON.stringify(x));
}

这也适用于非整数值。

Answer 2

我认为你的

bin_width

是错误的。试试这个计算：

var bin_width = (val_max - val_min) / (num_bins - 1);

这使得

bin_width == 1

让您的其余代码工作。

Answer 3

由于 bin 的数量等于

val_min

和

val_max

之间的整数个数，因此

bin_width

为 1，而不是当前计算的 0.8。你在这里基本上是在计算整数。使用此循环生成直方图：

for (var x = 0; x < values.length; x++) {
    to_plot[values[x] - val_min] ++;
}

Answer 4

对于那些对直方图输出而不是实现感兴趣的人，d3-array 库提供了一个

bin()

方法，可用于构建直方图。

以下是在

bin()

之上的薄包装，在 Typescript 中，它添加了一些功能并提供类似于 Python 的 numpy.histogram.

的输出

/**
 * Computes histogram of an array of numbers.
 *
 * @remarks
 * Requires library d3-array.
 *
 * @param arr - The input array of numbers.
 * @param nBins - Optional number of bins desired. Auto if not passed.
 * @param domain - Optional minimum and maximum bin edge values.
 * @param clamp - Whether to clamp values in arr to the domain.
 *    Only relevant if domain is passed. If clamp is false (default),
 *    data outside the domain will be lost. If clamp is true, the data will
 *    be kept in the first or last bin.
 * @returns An object with keys hist, containing the count of values in
 *    each bin, and binEdges, containing the edges of each bin.
 */
export const computeHistogram = (
  arr: number[],
  nBins?: number | null,
  domain?: [number, number],
  clamp: boolean = false
) => {
  if (domain && clamp) {
    const [domainMin, domainMax] = domain;
    arr.forEach((val, i, arr) => {
      arr[i] = Math.min(Math.max(val, domainMin), domainMax);
    });
  }
  let bins = d3Array.bin();
  if (domain) bins = bins.domain(domain);
  if (nBins) bins = bins.thresholds(nBins);
  const d3Hist = bins(arr);
  const hist: number[] = d3Hist.map((item) => item.length);
  const binEdges = d3Hist.map((item) => item.x0);
  if (d3Hist.length) binEdges.push(d3Hist.at(-1)!.x1);

  return { hist, binEdges };
};