ningshuxia
2025-04-16 a67da735b33be01b24845ce03ae7551cf55ddbbc
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84
85
86
87
88
89
90
91
92
93
94
95
96
97
98
99
100
101
102
103
104
105
106
107
108
109
110
111
112
113
114
115
116
117
118
119
120
121
122
123
124
125
126
127
128
129
130
131
132
133
134
135
136
137
138
139
140
141
142
143
144
145
146
147
148
149
150
151
152
153
154
155
156
157
158
159
160
161
162
163
164
165
166
167
168
169
170
171
172
173
174
175
176
177
178
179
180
181
182
183
184
185
186
187
188
189
190
191
192
193
194
195
196
197
198
199
200
201
202
203
204
205
206
207
208
209
210
211
212
213
214
215
216
217
218
219
220
221
222
223
224
225
226
227
228
229
230
231
232
233
234
235
236
237
238
239
240
241
242
243
244
245
246
247
248
249
250
251
252
253
254
255
256
257
258
259
260
261
262
263
264
265
266
267
268
269
270
271
272
273
274
275
276
277
278
279
280
281
282
283
284
285
286
287
288
289
290
291
292
293
294
295
296
297
298
299
300
301
302
303
304
305
306
307
308
309
310
311
312
313
314
315
316
317
318
319
320
321
322
323
324
325
326
327
328
329
330
331
332
333
334
335
336
337
338
339
340
341
342
343
344
345
346
347
348
349
350
351
352
353
354
355
356
357
358
359
360
361
362
363
364
365
366
367
368
369
370
371
372
373
374
375
376
377
378
379
380
381
382
383
384
385
386
387
388
389
390
391
392
393
394
395
396
397
398
399
400
401
402
403
404
405
406
407
408
409
410
411
412
413
414
415
416
417
418
419
420
421
422
423
424
425
426
427
428
429
430
431
432
433
434
435
436
437
438
439
440
441
442
443
444
445
446
447
448
449
450
451
452
453
454
455
456
457
458
459
460
461
462
463
464
465
466
467
468
469
470
471
472
473
474
475
476
477
478
479
480
481
482
483
484
485
486
487
488
489
490
491
492
493
494
495
496
497
498
499
500
501
502
503
504
505
506
507
508
509
510
511
512
513
514
515
516
517
518
519
520
521
522
523
524
525
526
527
528
529
530
531
532
533
534
535
536
537
538
539
540
541
542
543
544
545
546
547
548
549
550
551
552
553
554
555
556
557
558
559
560
561
562
563
564
565
566
567
568
569
570
571
572
573
574
575
576
577
578
579
580
581
582
583
584
585
586
587
588
589
590
591
592
593
594
595
596
597
598
599
600
601
602
603
604
605
606
607
608
609
610
611
612
613
614
615
616
617
618
619
620
621
622
623
624
625
626
627
628
629
630
631
632
633
634
635
636
637
638
639
640
641
642
643
644
645
646
647
648
649
650
651
652
653
654
655
656
657
658
659
660
661
662
663
664
665
666
667
668
669
670
671
672
673
674
675
676
677
678
679
680
681
682
683
684
685
686
687
688
689
690
691
692
693
694
695
696
697
698
699
700
701
702
703
704
705
706
707
708
709
710
711
712
713
714
715
716
717
718
719
720
721
722
723
724
725
726
727
728
729
730
731
732
733
734
735
736
737
738
739
740
741
742
743
744
745
746
747
748
749
750
751
752
753
754
755
756
757
758
759
760
761
762
763
764
765
766
767
768
769
770
771
772
773
774
775
776
777
using Accord.Math;          // 用于矩阵运算和高级数学操作
using Accord.Math.Optimization; // 非线性优化
using Dbscan.RBush;
using Dbscan;
using MathNet.Numerics;     // 基础数学函数
using MathNet.Numerics.LinearAlgebra; // 线性代数运算
using MathNet.Numerics.LinearRegression; // 回归分析
using MathNet.Numerics.Optimization; // 优化算法
using MathNet.Numerics.Statistics; // 统计计算
using NumSharp;
using System.Collections.Concurrent;             // 多维数组处理
 
 
namespace IStation.Test
{
    /// <summary>
    /// 泵曲线数据融合校正器(性能优化版)
    /// </summary>
    public class PumpCurveDataFusionCorrectorHelper2DeepSeek
    {
        #region 配置参数
        // 异常值检测阈值(基于标准正态分布,2.5对应98.76%置信区间)
        public const double ZScoreThreshold = 2;
        // 过渡区域宽度(单位与输入数据相同,控制曲线衔接平滑度)
        public const double TransitionWidth = 500;
        // 多项式拟合阶数(三次平衡拟合能力与过拟合风险)
        public const int PolynomialDegree = 3;
        // 优化器最大迭代次数(Cobyla算法收敛阈值)
        private const int OptimizationMaxIterations = 1000;
 
        // 动态多项式拟合阶数(用于动态调整)
        public int DynamicPolyDegree = 2;
 
        // 测量数据过滤比例%(控制异常值过滤强度)
        public double MeasuredXFilterRatio = 0.15;
 
        #endregion
 
 
        public (double[] mergedX, double[] mergedY, double[] optimizedX, double[] optimizedY) Corrent(
            double[] splineX, double[] splineY,
            double[] measuredXAll, double[] measuredYAll)
        {
            if (measuredXAll.Length != measuredYAll.Length)
                return default;
 
 
            // 优化1:使用Array.BinarySearch替代FindIndex 
            double threshold = measuredXAll[0] + MeasuredXFilterRatio * (measuredXAll[^1] - measuredXAll[0]);
            int startIndex = Array.BinarySearch(measuredXAll, threshold);
            startIndex = (startIndex < 0) ? ~startIndex : startIndex;
 
            // 优化2:数组切片代替Skip
            var measuredXAllFiltered = new ArraySegment<double>(measuredXAll, startIndex, measuredXAll.Length - startIndex).ToArray();
            var measuredYAllFiltered = new ArraySegment<double>(measuredYAll, startIndex, measuredYAll.Length - startIndex).ToArray();
 
            if (measuredXAllFiltered.Length < 5)
            {
                Console.WriteLine("异常值过滤后数据过小");
                return default;
            }
 
            #region 稳健回归优化
            // 优化3:预分配数组
            var residuals = new double[measuredXAllFiltered.Length];
            (double intercept, double slope) = SimpleRegression.Fit(measuredXAllFiltered, measuredYAllFiltered);
 
            // 优化4:合并计算循环
            double meanResidual = 0, stdResidual = 0;
            for (int i = 0; i < measuredXAllFiltered.Length; i++)
            {
                double predicted = slope * measuredXAllFiltered[i] + intercept;
                residuals[i] = measuredYAllFiltered[i] - predicted;
                meanResidual += residuals[i];
            }
            meanResidual /= residuals.Length;
            for (int i = 0; i < residuals.Length; i++)
            {
                stdResidual += Math.Pow(residuals[i] - meanResidual, 2);
            }
            stdResidual = Math.Sqrt(stdResidual / residuals.Length);
 
 
            // 优化5:并行过滤
            var validData = new List<(double X, double Y)>(measuredXAllFiltered.Length);
            for (int i = 0; i < residuals.Length; i++)
            {
                if (Math.Abs((residuals[i] - meanResidual) / stdResidual) < ZScoreThreshold)
                {
                    validData.Add((measuredXAllFiltered[i], measuredYAllFiltered[i]));
                }
            }
            #endregion
            var validMeasuredX = validData.Select(d => d.X).ToArray();
            var validMeasuredY = validData.Select(d => d.Y).ToArray();
 
 
            return ProcessData(splineX, splineY, validMeasuredX, validMeasuredY);
        }
 
 
 
        private (double[] mergedX, double[] mergedY, double[] optimizedX, double[] optimizedY) ProcessData(
            double[] splineX, double[] splineY,
            double[] measuredXValid, double[] measuredYValid)
        {
            if (measuredXValid.Length < 5)
                return default;
            // 优化6:缓存极值计算
            double minX = measuredXValid[0], maxX = measuredXValid[^1];
 
 
            var processor = new DBSCANProcessor();
            var clusters = processor.PerformClustering(measuredXValid, measuredYValid);
             
 
            var denseList = new List<DenseArea>(); 
            denseList = denseList.OrderBy(x => x.XRange.Min).ToList();
 
 
            if (denseList.Count() < 1 && measuredXValid.Length > 1000)
            {
                Console.WriteLine("areas<1 error------------");
            }
            DynamicPolyDegree = denseList.Count > 1 ? 2 : 1;
 
            // 优化8:预分配集合容量
            var measured_x = new List<double>(measuredXValid.Length);
            var measured_y = new List<double>(measuredYValid.Length);
 
            foreach (var item in denseList)
            {
                // 优化9:向量化范围判断
                for (int i = 0; i < measuredXValid.Length; i++)
                {
                    if (measuredXValid[i].Between(item.XRange.Min, item.XRange.Max) &&
                        measuredYValid[i].Between(item.YRange.Min, item.YRange.Max))
                    {
                        measured_x.Add(measuredXValid[i]);
                        measured_y.Add(measuredYValid[i]);
                    }
                }
            }
 
 
            // 优化10:合并曲线生成优化
            var (mergedX, mergedY) = MergeCurvesOptimized(splineX, splineY,
                measured_x.ToArray(), measured_y.ToArray(), DynamicPolyDegree);
 
            // 优化11:矩阵运算优化
            double xMean = mergedX.Mean();
            double xStd = mergedX.StandardDeviation();
            var xNorm = mergedX.Select(x => (x - xMean) / xStd).ToArray();
 
            var X = Matrix<double>.Build.DenseOfRowArrays(
                xNorm.Select(x => new[] { Math.Pow(x, 3), x * x, x, 1.0 }).ToArray());
 
 
            // 优化12:QR分解加速
            var initialParams = MultipleRegression.QR(X, Vector<double>.Build.DenseOfArray(mergedY));
 
 
 
            // 优化13:约束生成优化
            var constraints = GenerateConstraints(xNorm, 50);
            var optimizer = new Cobyla(BuildObjectiveFunction(xNorm, mergedY), constraints.ToArray())
            { MaxIterations = OptimizationMaxIterations };
 
            if (!optimizer.Minimize(initialParams.ToArray()))
                throw new OptimizationException("Optimization failed");
 
            // 优化14:采样点生成优化
            double[] optimizedX = GenerateOptimizedX(splineX, minX, maxX);
            double[] optimizedY = optimizedX.Select(x => CubicModel(optimizer.Solution, (x - xMean) / xStd)).ToArray();
 
            return (mergedX, mergedY, optimizedX, optimizedY);
        }
 
 
        public (double[,] ScaledData, List<PointData> Points) OptimizedScaleData(double[] x, double[] y)
        {
            int len = x.Length;
            var scaled = new double[len, 2];
            var points = new List<PointData>();
 
            // 计算 x 和 y 的统计量
            double xMean = 0, xStd = 0;
            double yMean = 0, yStd = 0;
 
            // 计算 x 的均值和标准差
            for (int i = 0; i < len; i++)
            {
                xMean += x[i];
            }
            xMean /= len;
 
            double xSumSq = 0;
            for (int i = 0; i < len; i++)
            {
                xSumSq += (x[i] - xMean) * (x[i] - xMean);
            }
            xStd = Math.Sqrt(xSumSq / len);
 
            // 计算 y 的均值和标准差
            for (int i = 0; i < len; i++)
            {
                yMean += y[i];
            }
            yMean /= len;
 
            double ySumSq = 0;
            for (int i = 0; i < len; i++)
            {
                ySumSq += (y[i] - yMean) * (y[i] - yMean);
            }
            yStd = Math.Sqrt(ySumSq / len);
 
            // 标准化数据并生成 PointData 对象
            for (int i = 0; i < len; i++)
            {
                double xScaled = (x[i] - xMean) / xStd;
                double yScaled = (y[i] - yMean) / yStd;
 
                scaled[i, 0] = xScaled;
                scaled[i, 1] = yScaled;
 
                points.Add(new PointData(xScaled, yScaled));
            }
 
            return (scaled, points);
        }
 
 
        private static double[] GenerateOptimizedX(double[] splineX, double minX, double maxX)
        {
            double lower = Math.Min(splineX[0], minX);
            double upper = Math.Max(splineX[^1], maxX);
            return Enumerable.Range(0, 300)
                .Select(i => lower + i * (upper - lower) / 299.0)
                .ToArray();
        }
 
        private List<NonlinearConstraint> GenerateConstraints(double[] xNorm, int sampleCount)
        {
            var constraints = new List<NonlinearConstraint>(sampleCount);
            double min = xNorm[0], max = xNorm[^1];
            double step = (max - min) / (sampleCount - 1);
 
            for (int i = 0; i < sampleCount; i++)
            {
                double x = min + i * step;
                constraints.Add(new NonlinearConstraint(4,
                    p => -Derivative(p, x),
                    ConstraintType.GreaterThanOrEqualTo, 0));
            }
            return constraints;
        }
 
        private static (double[] X, double[] Y) MergeCurvesOptimized(
            double[] originalX, double[] originalY,
            double[] measuredX, double[] measuredY, int degree)
        {
            if (measuredX.Length < 3)
                return (originalX, originalY);
 
            // 优化15:多项式拟合加速
            var polyCoeff = Fit.Polynomial(measuredX, measuredY, degree).Reverse().ToArray();
 
            // 优化16:内存复用
            var correctedY = new double[originalY.Length];
            Array.Copy(originalY, correctedY, originalY.Length);
 
            double measuredMin = measuredX[0], measuredMax = measuredX[^1];
 
            // 优化17:并行区域处理
            Parallel.Invoke(
                () => ProcessCoreRegion(originalX, correctedY, polyCoeff, measuredMin, measuredMax),
                () => ProcessTransitionRegions(originalX, correctedY, originalY, polyCoeff, measuredMin, measuredMax)
            );
 
            return (originalX, correctedY);
        }
 
 
 
 
        /// <summary>
        /// 三次多项式模型(降幂排列)
        /// </summary>
        private static double CubicModel(double[] param, double x) =>
            param[0] * x * x * x + param[1] * x * x + param[2] * x + param[3];
 
        /// <summary>
        /// 多项式导数(用于单调性约束)
        /// </summary>
        private static double Derivative(double[] param, double x) =>
            3 * param[0] * x * x + 2 * param[1] * x + param[2];
 
 
        /// <summary>
        /// 构建目标函数(均方误差)
        /// </summary>
        private NonlinearObjectiveFunction BuildObjectiveFunction(double[] xNorm, double[] y) =>
            new NonlinearObjectiveFunction(4, p =>
                xNorm.Select((x, i) => Math.Pow(CubicModel(p, x) - y[i], 2)).Average()
            );
 
        // 多项式求值(支持降序系数)
        private static double Polyval(double[] coefficients, double x)
        {
            double result = 0;
            int degree = coefficients.Length - 1;
            for (int i = 0; i < coefficients.Length; i++)
                result += coefficients[i] * Math.Pow(x, degree - i);
            return result;
        }
 
        // 线性插值
        private static double LinearInterp(double x, double x0, double y0, double x1, double y1)
        {
            return x1 != x0
                ? y0 + (y1 - y0) * (x - x0) / (x1 - x0)
                : y0;
        }
 
        private static void ProcessCoreRegion(double[] x, double[] y, double[] coeff, double min, double max)
        {
            for (int i = 0; i < x.Length; i++)
            {
                if (x[i].Between(min, max))
                    y[i] = Polyval(coeff, x[i]);
            }
        }
 
        private static void ProcessTransitionRegions(double[] x, double[] y, double[] originalY,
            double[] coeff, double measuredMin, double measuredMax)
        {
            // 左过渡处理
            double xLeftStart = Math.Max(measuredMin - TransitionWidth, x[0]);
            double yLeftStart = Polyval(Fit.Polynomial(x, originalY, 3).Reverse().ToArray(), xLeftStart);
            double yLeftEnd = Polyval(coeff, measuredMin);
 
            // 右过渡处理
            double xRightEnd = Math.Min(measuredMax + TransitionWidth, x[^1]);
            double yRightStart = Polyval(coeff, measuredMax);
            double yRightEnd = Polyval(Fit.Polynomial(x, originalY, 3).Reverse().ToArray(), xRightEnd);
 
            for (int i = 0; i < x.Length; i++)
            {
                double xi = x[i];
                if (xi.Between(xLeftStart, measuredMin))
                    y[i] = LinearInterp(xi, xLeftStart, yLeftStart, measuredMin, yLeftEnd);
                else if (xi.Between(measuredMax, xRightEnd))
                    y[i] = LinearInterp(xi, measuredMax, yRightStart, xRightEnd, yRightEnd);
            }
        }
 
    }
 
 
    public static class ArrayExtensions
    {
        public static double Mean(this double[] array) => ArrayStatistics.Mean(array);
        public static double StandardDeviation(this double[] array) => Math.Sqrt(ArrayStatistics.Variance(array));
 
        public static bool Between(this double value, double min, double max) =>
            value >= min && value <= max;
    }
}
 
 
public class PointData : IPointData
{
    public PointData(double x, double y)
    {
        Point = new Point(x, y);
    }
 
    public Point Point { get; }
}
 
public class DenseArea
{
    public (double Min, double Max) XRange { get; set; }
    public (double Min, double Max) YRange { get; set; }
}
 
public class DBSCANProcessor
    private double xMean;
    private double xStd;
    private double yMean;
    private double yStd;
 
    public List<(double MinX, double MaxX, double MinY, double MaxY)> PerformClustering(double[] x, double[] y)
    {
        // 数据标准化
        var (scaledX, scaledY) = StandardizeData(x, y);
 
        // 构建点集
        var points = scaledX.Zip(scaledY, (a, b) =>
            new PointData(a, b)).ToList();
 
        // 自动参数计算
        var minPts = CalculateMinPts(points.Count);
        var eps = CalculateEpsilon(points, minPts);
 
        int minSamples2= (int)(scaledX.GetLength(0) * 0.02);
        minSamples2 = Math.Max(10, minSamples2);
        var sc = EpsOptimizer.OptimizedScaleData(scaledX, scaledY);
        var eps2 = EpsOptimizer.ComputeEps(sc, minSamples2);
 
        // 执行DBSCAN聚类
        var clusters = DbscanRBush.CalculateClusters(
            points,
            epsilon: eps,
            minimumPointsPerCluster: minPts);
 
        var list = new List<(double MinX, double MaxX, double MinY, double MaxY)>();
        foreach (var item in clusters.Clusters)
        {
            list.Add(StandardizeData(item.Objects.ToList()));
        }
 
        return list;
    }
 
    private (double[] scaledX, double[] scaledY) StandardizeData(double[] x, double[] y)
    {
        // 使用MathNet进行标准化
        xMean = x.Mean();
        xStd = x.StandardDeviation();
        yMean = y.Mean();
        yStd = y.StandardDeviation();
 
        return (
            x.Select(v => (v - xMean) / xStd).ToArray(),
            y.Select(v => (v - yMean) / yStd).ToArray()
        );
    }
 
    private (double MinX, double MaxX, double MinY, double MaxY) StandardizeData(List<PointData> points)
    {
        int len = points.Count;
        var originalX = new double[len];
        var originalY = new double[len];
 
        for (int i = 0; i < len; i++)
        {
            originalX[i] = points[i].Point.X * xStd + xMean;
            originalY[i] = points[i].Point.Y * yStd + yMean;
        }
 
        var minX = originalX.Min(x => x);
        var maxX = originalX.Max(x => x);
 
        var minY = originalY.Min(x => x);
        var maxY = originalY.Max(x => x);
 
 
        return (minX,maxX,minY,maxY);
    }
 
    private int CalculateMinPts(int dataSize)
    { 
        // 基于数据规模的动态计算(增加安全阈值)
        return Math.Max(5, (int)(Math.Log(dataSize) * 1.5));
    }
 
    private double CalculateEpsilon(List<PointData> points, int minPts)
    {
        // K-距离图法计算最优epsilon
        // 并行计算K-距离
        var kDistances = new ConcurrentBag<double>();
        Parallel.ForEach(points, point => {
            var distances = points.AsParallel()
                .Where(p => p != point)
                .Select(p => EuclideanDistance(p.Point, point.Point))
                .OrderBy(d => d)
                .Take(minPts)
                .ToList();
            kDistances.Add(distances.Last());
        });
 
        // 寻找拐点
        var sorted = kDistances.OrderBy(d => d).ToArray();
        var maxCurvatureIndex = FindCurvaturePeak(sorted);
 
        return sorted[maxCurvatureIndex] * 1.1;
 
        //// 使用分位数法替代全排序
        //var sorted = kDistances.Select(d => d).AsParallel().OrderBy(d => d).ToArray();
        //double epsThreshold = sorted[(int)(sorted.Length * 0.9)]; // 取90%分位数
        //return epsThreshold * 1.1
    }
 
    private int FindCurvaturePeak(double[] values)
    {
        // 曲率计算算法
        var curvatures = new double[values.Length];
        for (int i = 1; i < values.Length - 1; i++)
        {
            var dy1 = values[i] - values[i - 1];
            var dy2 = values[i + 1] - values[i];
            curvatures[i] = dy2 - dy1;
        }
        return Array.IndexOf(curvatures, curvatures.Max());
    }
 
    private double EuclideanDistance(Point a, Point b)
    {
        var dx = a.X - b.X;
        var dy = a.Y - b.Y;
        return Math.Sqrt(dx * dx + dy * dy);
    }
 
   
 
}
 
public static class Extensions
{
    public static IEnumerable<(double X, double Y)> GetOriginalPoints(
        this Cluster<PointData> cluster,
        double xMean,
        double xStd,
        double yMean,
        double yStd)
    {
        return cluster.Objects.Select(p => (
            X: p.Point.X * xStd + xMean,
            Y: p.Point.Y * yStd + yMean
        ));
    }
}
 
 
 
public static class EpsOptimizer
{
    public static double[,] OptimizedScaleData(double[] x, double[] y)
    {
        int len = x.Length;
        var scaled = new double[len, 2];
        var points = new List<PointData>();
 
        // 计算 x 和 y 的统计量
        double xMean = 0, xStd = 0;
        double yMean = 0, yStd = 0;
 
        // 计算 x 的均值和标准差
        for (int i = 0; i < len; i++)
        {
            xMean += x[i];
        }
        xMean /= len;
 
        double xSumSq = 0;
        for (int i = 0; i < len; i++)
        {
            xSumSq += (x[i] - xMean) * (x[i] - xMean);
        }
        xStd = Math.Sqrt(xSumSq / len);
 
        // 计算 y 的均值和标准差
        for (int i = 0; i < len; i++)
        {
            yMean += y[i];
        }
        yMean /= len;
 
        double ySumSq = 0;
        for (int i = 0; i < len; i++)
        {
            ySumSq += (y[i] - yMean) * (y[i] - yMean);
        }
        yStd = Math.Sqrt(ySumSq / len);
 
        // 标准化数据并生成 PointData 对象
        for (int i = 0; i < len; i++)
        {
            double xScaled = (x[i] - xMean) / xStd;
            double yScaled = (y[i] - yMean) / yStd;
 
            scaled[i, 0] = xScaled;
            scaled[i, 1] = yScaled;
 
        }
 
        return scaled;
    }
 
 
    public static double ComputeEps(double[,] scaledData, int minSamples)
    {
        int k = Math.Max(1, minSamples);
        var distances = new List<double>();
 
        // 使用快速选择优化第k近邻计算
        for (int i = 0; i < scaledData.GetLength(0); i++)
        {
            var tempDists = new List<double>();
            for (int j = 0; j < scaledData.GetLength(0); j++)
            {
                if (i == j) continue;
                double dx = scaledData[i, 0] - scaledData[j, 0];
                double dy = scaledData[i, 1] - scaledData[j, 1];
                tempDists.Add(dx * dx + dy * dy);
            }
 
            if (tempDists.Count >= k)
            {
                double kthDistSq = QuickSelect(tempDists, k);
                distances.Add(Math.Sqrt(kthDistSq));
            }
        }
 
        // 异常处理与边界检测
        if (distances.Count == 0) return 0.5;
        distances.Sort();
 
        // 预计算前缀和以加速窗口平均值计算
        double[] prefixSum = new double[distances.Count + 1];
        for (int i = 0; i < distances.Count; i++)
            prefixSum[i + 1] = prefixSum[i] + distances[i];
 
        // 动态窗口曲率检测
        double maxCurvature = double.MinValue;
        double eps = distances[1]; // 使用 C# 8 的索引语法替代 Last()
        int windowSize = Math.Max(1, distances.Count / 20);
        windowSize = Math.Clamp(windowSize, 1, 5);
 
        for (int i = windowSize; i < distances.Count - windowSize; i++)
        {
            int prevStart = i - windowSize;
            double prevSum = prefixSum[prevStart + windowSize] - prefixSum[prevStart];
            double prevAvg = prevSum / windowSize;
 
            int nextStart = i;
            double nextSum = prefixSum[nextStart + windowSize] - prefixSum[nextStart];
            double nextAvg = nextSum / windowSize;
 
            double curvature = nextAvg - prevAvg;
            if (curvature > maxCurvature)
            {
                maxCurvature = curvature;
                eps = distances[i];
            }
        }
 
        return eps * 1.15;
    }
 
    // 快速选择算法实现
    private static double QuickSelect(List<double> list, int k)
    {
        int left = 0;
        int right = list.Count - 1;
        var rand = new Random();
        while (left <= right)
        {
            int pivotIndex = Partition(list, left, right, rand.Next(left, right + 1));
            if (pivotIndex == k - 1) return list[pivotIndex];
            if (pivotIndex < k - 1) left = pivotIndex + 1;
            else right = pivotIndex - 1;
        }
        return double.NaN; // 理论不会执行到此
    }
 
    private static int Partition(List<double> list, int left, int right, int pivotIndex)
    {
        double pivotValue = list[pivotIndex];
        Swap(list, pivotIndex, right);
        int storeIndex = left;
        for (int i = left; i < right; i++)
        {
            if (list[i] < pivotValue)
            {
                Swap(list, i, storeIndex);
                storeIndex++;
            }
        }
        Swap(list, storeIndex, right);
        return storeIndex;
    }
 
    private static void Swap(List<double> list, int i, int j)
    {
        (list[i], list[j]) = (list[j], list[i]); // 使用元组交换
    }
}
 
 
 
public class DataScaler
{
    public (double[,] ScaledData, List<PointData> Points, double XMean, double XStd, double YMean, double YStd) OptimizedScaleData(double[] x, double[] y)
    {
        int len = x.Length;
        var scaled = new double[len, 2];
        var points = new List<PointData>();
 
        // 计算 x 的均值和标准差
        double xMean = 0, xStd = 0;
        for (int i = 0; i < len; i++)
        {
            xMean += x[i];
        }
        xMean /= len;
 
        double xSumSq = 0;
        for (int i = 0; i < len; i++)
        {
            xSumSq += (x[i] - xMean) * (x[i] - xMean);
        }
        xStd = Math.Sqrt(xSumSq / len);
 
        // 计算 y 的均值和标准差
        double yMean = 0, yStd = 0;
        for (int i = 0; i < len; i++)
        {
            yMean += y[i];
        }
        yMean /= len;
 
        double ySumSq = 0;
        for (int i = 0; i < len; i++)
        {
            ySumSq += (y[i] - yMean) * (y[i] - yMean);
        }
        yStd = Math.Sqrt(ySumSq / len);
 
        // 标准化数据并生成 PointData 对象
        for (int i = 0; i < len; i++)
        {
            double xScaled = (x[i] - xMean) / xStd;
            double yScaled = (y[i] - yMean) / yStd;
 
            scaled[i, 0] = xScaled;
            scaled[i, 1] = yScaled;
 
            points.Add(new PointData(xScaled, yScaled));
        }
 
        return (scaled, points, xMean, xStd, yMean, yStd);
    }
 
 
    public DenseArea RestoreOriginalDataDenseArea(List<PointData> list, double xMean, double xStd, double yMean, double yStd)
    {
        int len = list.Count;
        var originalX = new double[len];
        var originalY = new double[len];
 
        for (int i = 0; i < len; i++)
        {
            originalX[i] = list[i].Point.X * xStd + xMean;
            originalY[i] = list[i].Point.Y * yStd + yMean;
        }
 
        var minX = originalX.Min(x => x);
        var maxX = originalX.Max(x => x);
 
        var minY = originalY.Min(x => x);
        var maxY = originalY.Max(x => x);
 
 
        return new DenseArea()
        {
            XRange = (minX, maxX),
            YRange = (minY, maxY)
        };
 
    }
 
 
}