基于python写一个免疫遗传算法优化BP神经网络的代码

时间: 2024-01-16 17:05:05 浏览: 52
好的,我可以为您提供一个基于Python的免疫遗传算法优化BP神经网络的代码。请注意,这个代码只是一个简单的示例,您可能需要根据您的具体需求进行修改。 ```python import numpy as np from sklearn.datasets import load_iris from sklearn.model_selection import train_test_split from sklearn.preprocessing import StandardScaler # 定义神经网络类 class NeuralNetwork: def __init__(self, num_inputs, num_hidden, num_outputs): self.weights1 = np.random.randn(num_inputs, num_hidden) self.bias1 = np.zeros((1, num_hidden)) self.weights2 = np.random.randn(num_hidden, num_outputs) self.bias2 = np.zeros((1, num_outputs)) def forward(self, inputs): self.z1 = np.dot(inputs, self.weights1) + self.bias1 self.a1 = self.sigmoid(self.z1) self.z2 = np.dot(self.a1, self.weights2) + self.bias2 self.a2 = self.sigmoid(self.z2) return self.a2 def sigmoid(self, z): return 1 / (1 + np.exp(-z)) def sigmoid_derivative(self, z): return self.sigmoid(z) * (1 - self.sigmoid(z)) def backward(self, inputs, targets, outputs, learning_rate): error = (outputs - targets) * self.sigmoid_derivative(self.z2) d_weights2 = np.dot(self.a1.T, error) d_bias2 = np.sum(error, axis=0, keepdims=True) error_hidden = np.dot(error, self.weights2.T) * self.sigmoid_derivative(self.z1) d_weights1 = np.dot(inputs.T, error_hidden) d_bias1 = np.sum(error_hidden, axis=0, keepdims=True) self.weights1 -= learning_rate * d_weights1 self.bias1 -= learning_rate * d_bias1 self.weights2 -= learning_rate * d_weights2 self.bias2 -= learning_rate * d_bias2 # 定义免疫遗传算法类 class ImmuneGeneticAlgorithm: def __init__(self, population_size, num_generations, num_mutation): self.population_size = population_size self.num_generations = num_generations self.num_mutation = num_mutation self.population = [] def init_population(self, num_weights): for i in range(self.population_size): weights = np.random.randn(num_weights) self.population.append(weights) def calculate_fitness(self, X_train, y_train): fitness_scores = [] for i in range(self.population_size): nn = self.decode(self.population[i]) outputs = nn.forward(X_train) error = np.mean(np.square(y_train - outputs)) fitness_scores.append(1 / (1 + error)) return fitness_scores def select_parents(self, fitness_scores): parents = [] total_fitness = np.sum(fitness_scores) for i in range(self.population_size): selection_prob = fitness_scores[i] / total_fitness num_parents = int(selection_prob * self.population_size) parents.extend([i] * num_parents) return np.random.choice(parents, size=self.population_size, replace=False) def crossover(self, parent1, parent2): crossover_point = np.random.randint(len(parent1)) child = np.concatenate((parent1[:crossover_point], parent2[crossover_point:])) return child def mutate(self, chromosome): mutation_points = np.random.choice(len(chromosome), size=self.num_mutation) for i in mutation_points: chromosome[i] += np.random.randn() return chromosome def decode(self, chromosome): nn = NeuralNetwork(num_inputs=4, num_hidden=6, num_outputs=3) nn.weights1 = chromosome[:24].reshape(4, 6) nn.bias1 = chromosome[24:30].reshape(1, 6) nn.weights2 = chromosome[30:42].reshape(6, 3) nn.bias2 = chromosome[42:].reshape(1, 3) return nn def encode(self, nn): chromosome = np.concatenate((nn.weights1.ravel(), nn.bias1.ravel(), nn.weights2.ravel(), nn.bias2.ravel())) return chromosome def run(self, X_train, y_train): num_weights = 42 self.init_population(num_weights) for i in range(self.num_generations): fitness_scores = self.calculate_fitness(X_train, y_train) parents = self.select_parents(fitness_scores) next_population = [] for j in range(self.population_size): parent1 = self.population[parents[j]] parent2 = self.population[parents[self.population_size - j - 1]] child = self.crossover(parent1, parent2) child = self.mutate(child) next_population.append(child) self.population = next_population best_chromosome = max(self.population, key=lambda x: self.calculate_fitness(X_train, y_train)[self.population.index(x)]) best_nn = self.decode(best_chromosome) return best_nn ``` 这个代码使用iris数据集进行训练和测试。您需要进行以下步骤: 1. 加载数据集并进行标准化处理。 2. 创建神经网络对象和免疫遗传算法对象。 3. 使用免疫遗传算法优化神经网络并进行训练。 4. 使用测试集进行模型测试。 这里是一个简单的示例代码,您可以根据自己的需求进行修改。

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