Excel 数据修复 - 使用 KNN 算法填充缺失值

package 数据修复;

import org.apache.poi.ss.usermodel.*;

import java.io.FileInputStream; import java.io.FileOutputStream; import java.text.DecimalFormat; import java.text.ParseException; import java.text.SimpleDateFormat; import java.util.*;

public class knn01 {

public static void main(String[] args) {
    // 定义输入文件和输出文件的路径
    String inputFile = "input.xlsx";
    try (Workbook workbook = WorkbookFactory.create(new FileInputStream(inputFile))) { // 使用工作簿工厂创建 Excel 工作簿
        Sheet sheet = workbook.getSheet("P1"); // 获取 P1 工作表
        DecimalFormat df = new DecimalFormat("#.##"); // 创建 Decimal 格式化器，用于保留两位小数
        // 创建新的工作表
        String newSheetName = "P1-1";
        int sheetIndex = workbook.getSheetIndex(newSheetName);
        Sheet newDataSheet;
        if (sheetIndex >= 0) {
            workbook.removeSheetAt(sheetIndex);
        }
        newDataSheet = workbook.createSheet(newSheetName);
        // 复制原工作表的数据到新的工作表
        for (int i = 0; i <= sheet.getLastRowNum(); i++) {
            Row oldRow = sheet.getRow(i);
            Row newRow = newDataSheet.createRow(i);
            if (oldRow != null) {
                for (int j = 0; j < oldRow.getLastCellNum(); j++) {
                    Cell oldCell = oldRow.getCell(j);
                    Cell newCell = newRow.createCell(j);
                    if (oldCell != null) {
                        if(oldCell.getCellType() == CellType.STRING){
                            newCell.setCellValue(oldCell.getStringCellValue());
                        } else if(oldCell.getCellType() == CellType.NUMERIC){
                            newCell.setCellValue(oldCell.getNumericCellValue());
                        } else if(oldCell.getCellType() == CellType.BOOLEAN){
                            newCell.setCellValue(oldCell.getBooleanCellValue());
                        } else if(oldCell.getCellType() == CellType.FORMULA){
                            newCell.setCellValue(oldCell.getCellFormula());
                        } else if(oldCell.getCellType() == CellType.ERROR){
                            newCell.setCellValue(oldCell.getErrorCellValue());
                        }
                        // 复制原单元格的样式到新单元格
                        CellStyle oldCellStyle = oldCell.getCellStyle();
                        CellStyle newCellStyle = workbook.createCellStyle();
                        newCellStyle.cloneStyleFrom(oldCellStyle);
                        newCell.setCellStyle(newCellStyle);
                    }
                }
            }
        }
        // 对每一行进行处理
        for (int i = 1; i <= newDataSheet.getLastRowNum(); i++) {
            Row row = newDataSheet.getRow(i); // 获取行对象
            if (row != null) {
                double avg = calculateKNN(newDataSheet, i, 15); // 计算KNN邻近算法填充的值
                if (avg > 0) { // 如果填充的值大于 0
                    Cell cell = row.getCell(15); // 获取第16列单元格
                    if(cell == null){ // 如果单元格为空，则创建新的单元格
                        cell = row.createCell(15);
                    }
                    cell.setCellValue(Double.parseDouble(df.format(avg))); // 将填充的值填入单元格
                    // 复制原单元格的样式到新单元格
                    CellStyle oldCellStyle = row.getCell(14).getCellStyle();
                    CellStyle newCellStyle = workbook.createCellStyle();
                    newCellStyle.cloneStyleFrom(oldCellStyle);
                    cell.setCellStyle(newCellStyle);
                }
            }
        }
        // 将工作簿写入输入文件
        FileOutputStream outputStream = new FileOutputStream(inputFile);
        workbook.write(outputStream);
        outputStream.close();
        System.out.println("Data filling completed."); // 输出信息
    } catch (Exception e) { // 捕获异常
        e.printStackTrace();
    }
}

// 计算KNN邻近算法填充的值
private static double calculateKNN(Sheet sheet, int rowIndex, int columnIndex) {
    List<Double> data = new ArrayList<>(); // 存储数据
    for (int i = 0; i <= sheet.getLastRowNum(); i++) { // 对每一行进行处理
        Row row = sheet.getRow(i); // 获取行对象
        if (row != null) {
            Cell cell = row.getCell(columnIndex); // 获取指定列的单元格
            if (cell != null && cell.getCellType() == CellType.NUMERIC) {
                data.add(cell.getNumericCellValue()); // 将数据添加到列表中
            }
        }
    }
    if (data.size() > 0) { // 如果存在数据
        double missingValue = 0; // 缺失值
        Row row = sheet.getRow(rowIndex); // 获取当前行对象
        if (row != null) {
            Cell cell = row.getCell(columnIndex); // 获取指定列的单元格
            if (cell != null && cell.getCellType() == CellType.NUMERIC) {
                missingValue = cell.getNumericCellValue(); // 缺失值为单元格中的值
            } else if (cell != null && cell.getCellType() == CellType.STRING) {
                try {
                    missingValue = Double.parseDouble(cell.getStringCellValue()); // 转换为数字类型
                } catch (NumberFormatException e) {
                    missingValue = 0; // 转换失败则缺失值为 0
                }
            }
        }
        if (missingValue > 0) { // 如果缺失值大于 0
            return missingValue; // 直接返回缺失值
        } else {
            List<Double> distances = new ArrayList<>(); // 存储距离
            for (double value : data) { // 遍历数据
                double distance = Math.abs(value - missingValue); // 计算距离
                distances.add(distance); // 将距离添加到列表中
            }
            // 对距离进行排序
            distances.sort(Comparator.comparingDouble(o -> o));
            int k = 3; // 取前三个最近的邻居
            double sum = 0; // 总和
            int count = 0; // 计数器
            for (int i = 0; i < k && i < distances.size(); i++) { // 对前 k 个最近的邻居进行处理
                double value = data.get(distances.indexOf(distances.get(i))); // 获取对应的值
                sum += value; // 累加值
                count++; // 计数器加 1
            }
            if (count > 0) { // 如果计数器大于 0
                return sum / count; // 返回平均值
            } else {
                return 0; // 否则返回 0
            }
        }
    } else {
        return 0; // 如果不存在数据，则返回 0
    }
}

// 解析日期
private static Date parseDate(String dateString) {
    SimpleDateFormat dateFormat = new SimpleDateFormat("yyyy/MM/dd HH:mm"); // 创建日期格式化器
    try {
        return dateFormat.parse(dateString); // 解析日期
    } catch (ParseException e) { // 捕获异常
        e.printStackTrace();
        return null; // 返回 null
    }
}