Wiederholungen in Datensatz erkennen?!

[Kumaro]

Hallo liebe Java-forum.org Gemeinde ,
ich bin noch relativ neu in Sachen Java (also noch lange kein routinierter Profi) und habe bei einem Projekt folgendes Problem:

Ich habe einen großen Datensatz von einem Sensor (zb ein Temperatursensor) der ungefähr so aussieht:

10
13
12
12
13
15
19
20
23
23
24
21
18
16
...

Die bei den Werten handelt es sich natürlich um Temperaturen und wie man etwas erkennen kann soll das zb ein Tagesablauf sein. Morgens kalt --> dann wärmer --> nachmittags warm --> dann kühlt es wieder ab.

Wie ist es mir möglich in diesem Datensatz eine gewisse Wiederholung sprich Periode zu erkennen?
Ich bräuchte einen Algorithmus der von alleine erkennt, das sich im Datensatz ein gewisses Verhalten wiederholt so dass ich dann sozusagen mit diesen Mustern weiterarbeiten kann.

Ich hab schon jede Menge gegoogelt finde aber bisher keine wirkliche Lösung.

Gibt es eventuell einen Algorithmus, oder mathematische vorgehensweise wie man das realisieren könnte?

Ich bin mit meinem Latein leider am Ende .

Ich hoffe ihr könnt mir helfen

Vielen Dank im Voraus
mfg Kumaro

 

[Marco13]

Allgemein ist das kaum möglich. Erstens muss man sich überlegen, wie man "DAS", was man da automatisch finden will, beschreiben könnte, und zweitens (und das kann das Größere Problem bzw. die Größere Einschränkung sein) muss man sagen, wonach man sucht. Als Beispiel: Soll sowas wie diese Kurve "erkannt" werden:

Und wie soll sich das "Erkennen" diser Kurve äußern?

Das einzige, was mir in dieser Richtung einfallen würde, wäre das, wo auch das Bild herstammt, nämlich eine Fourier transform - Wikipedia, the free encyclopedia - aber auch nichts konkretes, nur der Grundgedanke, "irgendwelche Frequenzen zu erkennen" (und das schüttelt man auch nicht aus dem Ärmel...)

 

[Gast2]

Afaik gibt es da keine fertigen Java Bibliotheken für so Sachen.
Mir bekannte Umgebungen, mit denen man solche Sachen machen kann sind halt Matlab/Simulink bzw. LabView. Aber die kosten auch richtig Schotter (>xTausend €) wenn man damit wirklich vernünftig arbeiten will.

Wenns also Java sein muss kommst du ums selber programmieren der Mathematik wohl nicht drum rum. Falls es eine bibliothek gibt die sowas kann kostet diese mit an Sicherheit grenzender Wahrscheinlichkeit ne Menge Geld.

[edit]Ich glaub für Matlab gibts ne Schnittstelle, sodass man die Matlab Algos aus Java heraus ansprechen kann. Ist aber sau teuer und kostet extra wenn mans releasen will.[/edit]

 

[Kumaro]

mh danke erst mal für eure Antworten.
Das ich es selber Programmieren muss dachte ich mir schon nur fehlt mir gerade auch das theoretische Wissen wie man an die Sache rangehen könnte. Und ohne Theorie keine Umsetzung ^^.

@Marco13: danke werd ich mir mal genauer anschauen.

 

[TheWhiteShadow]

Eigentlich brauchst du keine Fourier-Transform dafür, da du ja nicht die Frequenzanteile sondern die Schwingung als Ganzes betrachten willst.
Überleg dir doch wie DU dieses Verlauf analysiert hast.

Was haben alle Schwingung ungeachtet der Frequenz und Amplitude?
Sie haben Min Und Max-Werte und die kannst du mit einfachen Regeln registrieren.
z.B. merke immer den kleinsten Wert und suche solange weiter, bis der aktuelle Wert über 3°C größer ist.
Der gemerkte Wert ist nun mit Sicherheit das Tagesminimum.
So kommst du über kleine Wetterschwankungen aber nicht über den Mittagsberg.

Wenn du das Zeitintervall der einzelnen Messungen kennst, hast du die Tagesperiode ja bereits.
Darauf aufbauend kannst du diverse Analysen ohne komplexe Mathematik machen.

 

[parabool]

Ein in sehr einfacher Ansatz: die (oberen) Umkehrpunkte feststellen und so kannst Du dann den Abstand (P) zwischen diesen errechen und eine Peridizität erkennen.

Allerdings müsste man Ausreißer, wie z.B. die 13 am Anfang, "wegbügeln", Negativwerte berücksichtigen, Minima usw...

public class Test {
	public static void main(String[] args) {
		int[] arr = { 10, 13, 12, 12, 13, 15, 19, 20, 23, 23, 24, 21, 18, 16};
		int p = 0;
		for (int i = 1; i < arr.length - 1; i++) 
		{
			if ((arr[i] - arr[i - 1] > 0) && (arr[i] - arr[i + 1] > 0)) 
			{
				System.out.println("M(" + i + ")=" + arr[i]);
				if (i % 2 == 0) 
				{
					System.out.println("P=" + (i - p));
				}
				p = i;
			}
		}
	}
}

Ist nur eine Idee.

 

[Stelufl]

Das ist ein Basisthema der Statistik. Deskriptive Statistik. Siehe: Portal:Statistik/Themen2 ? Wikipedia

Z. B. Zusammenhang zwischen Uhrzeit und Temperatur ermitteln: Korrelation.

Da wirst du dich wohl oder übel etwas reinfuchsen müssen. Aber halb so wild: Das Thema ist sehr interessant.