rbf 遗传算法代码

时间: 2023-12-13 11:04:31 浏览: 73
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遗传算法代码

由于RBF(径向基函数)网络的训练需要遗传算法来优化权值和偏置,因此以下是一个简单的RBF网络遗传算法的Python代码示例: ``` import numpy as np import random # 初始化参数 num_inputs = 2 num_hidden = 4 num_outputs = 1 population_size = 20 num_generations = 100 mutation_rate = 0.1 crossover_rate = 0.8 # 定义RBF网络类 class RBFNetwork: def __init__(self, num_inputs, num_hidden, num_outputs): self.num_inputs = num_inputs self.num_hidden = num_hidden self.num_outputs = num_outputs self.hidden_weights = np.random.rand(num_inputs, num_hidden) self.hidden_biases = np.random.rand(num_hidden) self.output_weights = np.random.rand(num_hidden, num_outputs) self.output_biases = np.random.rand(num_outputs) def sigmoid(self, x): return 1 / (1 + np.exp(-x)) def forward(self, inputs): hidden_inputs = np.dot(inputs, self.hidden_weights) + self.hidden_biases hidden_outputs = self.sigmoid(hidden_inputs) output_inputs = np.dot(hidden_outputs, self.output_weights) + self.output_biases output = self.sigmoid(output_inputs) return output # 定义遗传算法类 class GeneticAlgorithm: def __init__(self, population_size, num_genes): self.population_size = population_size self.num_genes = num_genes self.population = np.random.rand(population_size, num_genes) def fitness(self, individual): # 转换为网络的参数 hidden_weights = individual[:num_inputs*num_hidden].reshape(num_inputs, num_hidden) hidden_biases = individual[num_inputs*num_hidden:num_inputs*num_hidden+num_hidden] output_weights = individual[num_inputs*num_hidden+num_hidden:num_inputs*num_hidden+num_hidden+num_hidden*num_outputs].reshape(num_hidden, num_outputs) output_biases = individual[-num_outputs:] # 初始化RBF网络 network = RBFNetwork(num_inputs, num_hidden, num_outputs) network.hidden_weights = hidden_weights network.hidden_biases = hidden_biases network.output_weights = output_weights network.output_biases = output_biases # 计算损失函数(MSE) inputs = np.array([[0, 0], [0, 1], [1, 0], [1, 1]]) targets = np.array([[0], [1], [1], [0]]) outputs = np.array([network.forward(input) for input in inputs]) loss = np.mean((outputs - targets) ** 2) # 计算适应度(倒数) fitness = 1 / (loss + 1e-6) return fitness def selection(self, fitnesses): # 选择2个最优个体 indices = np.argsort(fitnesses)[::-1][:2] parents = self.population[indices] return parents def crossover(self, parents): # 单点交叉 child = np.zeros(self.num_genes) if random.random() < crossover_rate: crossover_point = random.randint(1, self.num_genes-1) child[:crossover_point] = parents[0][:crossover_point] child[crossover_point:] = parents[1][crossover_point:] else: child = parents[0] return child def mutation(self, child): # 随机突变 for i in range(self.num_genes): if random.random() < mutation_rate: child[i] += np.random.randn() * 0.1 return child def evolve(self): fitnesses = np.array([self.fitness(individual) for individual in self.population]) parents = self.selection(fitnesses) children = [self.crossover(parents) for _ in range(self.population_size-2)] children = [self.mutation(child) for child in children] self.population = np.vstack((parents, children)) # 初始化遗传算法 ga = GeneticAlgorithm(population_size, num_inputs*num_hidden+num_hidden+num_hidden*num_outputs+num_outputs) # 训练网络 for _ in range(num_generations): ga.evolve() best_individual = ga.population[np.argmax([ga.fitness(individual) for individual in ga.population])] # 输出结果 hidden_weights = best_individual[:num_inputs*num_hidden].reshape(num_inputs, num_hidden) hidden_biases = best_individual[num_inputs*num_hidden:num_inputs*num_hidden+num_hidden] output_weights = best_individual[num_inputs*num_hidden+num_hidden:num_inputs*num_hidden+num_hidden+num_hidden*num_outputs].reshape(num_hidden, num_outputs) output_biases = best_individual[-num_outputs:] network = RBFNetwork(num_inputs, num_hidden, num_outputs) network.hidden_weights = hidden_weights network.hidden_biases = hidden_biases network.output_weights = output_weights network.output_biases = output_biases inputs = np.array([[0, 0], [0, 1], [1, 0], [1, 1]]) outputs = np.array([network.forward(input) for input in inputs]) print(outputs) ``` 请注意,上述代码中的RBF网络只使用了1个隐藏层和1个输出层。如果需要更复杂的网络,可以增加隐藏层和输出层的数量,并相应地调整遗传算法的参数。此外,为了简化代码,此示例并未使用优化算法(如梯度下降)来训练RBF网络,而是直接计算损失函数和适应度。在实际应用中,建议使用更高级的优化算法来训练网络。
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