用乌鸦搜索算法优化随机森林模型代码

时间: 2023-06-17 18:02:19 浏览: 67
乌鸦搜索算法(Crow Search Algorithm, CSA)是一种基于群体智能的优化算法。其主要模拟了乌鸦群体中的协作行为,通过群体中个体之间的信息交流和协作来寻找最优解。下面给出一个用乌鸦搜索算法来优化随机森林模型的代码示例。 首先需要导入必要的库和数据集: ```python import numpy as np import pandas as pd from sklearn.ensemble import RandomForestClassifier from sklearn.metrics import accuracy_score from sklearn.model_selection import train_test_split # 导入数据集 data = pd.read_csv('data.csv') X = data.iloc[:, :-1].values y = data.iloc[:, -1].values ``` 接下来定义用于优化的目标函数,即随机森林模型的准确率: ```python # 定义目标函数 def fitness_function(params): n_estimators = int(params[0]) max_depth = int(params[1]) max_features = params[2] criterion = params[3] # 训练随机森林模型 clf = RandomForestClassifier(n_estimators=n_estimators, max_depth=max_depth, max_features=max_features, criterion=criterion, random_state=42) X_train, X_test, y_train, y_test = train_test_split(X, y, test_size=0.3, random_state=42) clf.fit(X_train, y_train) # 计算准确率作为目标函数值 y_pred = clf.predict(X_test) return accuracy_score(y_test, y_pred) ``` 然后定义乌鸦搜索算法的相关参数: ```python # 定义乌鸦搜索算法的参数 n_crows = 10 # 种群大小 n_iter = 100 # 迭代次数 pa = 0.25 # 父母选择概率 pc = 0.8 # 交叉概率 pm = 0.1 # 变异概率 lb = [50, 1, 'sqrt', 'gini'] # 搜索空间下界 ub = [100, 10, 'log2', 'entropy'] # 搜索空间上界 ``` 其中,`n_crows`为种群大小,`n_iter`为迭代次数,`pa`为父母选择概率,`pc`为交叉概率,`pm`为变异概率,`lb`和`ub`分别为搜索空间下界和上界。 接下来定义乌鸦搜索算法的核心代码: ```python # 初始化种群 population = np.random.uniform(low=lb, high=ub, size=(n_crows, len(lb))) # 迭代搜索 for i in range(n_iter): # 计算适应度值 fitness = np.array([fitness_function(params) for params in population]) # 父母选择 sorted_idx = np.argsort(fitness)[::-1] selected_idx = sorted_idx[:int(pa*n_crows)] parents = population[selected_idx] # 交叉 children = np.zeros_like(parents) for j in range(int(pc*len(parents))): p1, p2 = np.random.choice(parents.shape[0], size=2, replace=False) alpha = np.random.uniform(low=-0.5, high=1.5, size=parents.shape[1]) children[j] = parents[p1] + alpha*(parents[p2]-parents[p1]) # 变异 for j in range(int(pm*len(children))): mutant = np.random.randint(len(parents)) alpha = np.random.uniform(low=-0.5, high=1.5, size=parents.shape[1]) children[mutant] = children[mutant] + alpha*(ub-lb) # 合并种群 population = np.vstack((population, children)) # 修剪种群 fitness = np.array([fitness_function(params) for params in population]) sorted_idx = np.argsort(fitness)[::-1] population = population[sorted_idx[:n_crows]] ``` 首先初始化种群,并计算每个个体的适应度值。然后进行父母选择,选出适应度值较高的个体作为父母。接着进行交叉操作,生成新的个体。最后进行变异操作,并将新个体与原有个体合并。修剪种群后,进行下一轮迭代。 最后输出最优解: ```python # 输出最优解 fitness = np.array([fitness_function(params) for params in population]) best_idx = np.argmax(fitness) best_params = population[best_idx] best_fitness = fitness[best_idx] print('Best params:', best_params) print('Best fitness:', best_fitness) ``` 完整代码如下所示: ```python import numpy as np import pandas as pd from sklearn.ensemble import RandomForestClassifier from sklearn.metrics import accuracy_score from sklearn.model_selection import train_test_split # 导入数据集 data = pd.read_csv('data.csv') X = data.iloc[:, :-1].values y = data.iloc[:, -1].values # 定义目标函数 def fitness_function(params): n_estimators = int(params[0]) max_depth = int(params[1]) max_features = params[2] criterion = params[3] # 训练随机森林模型 clf = RandomForestClassifier(n_estimators=n_estimators, max_depth=max_depth, max_features=max_features, criterion=criterion, random_state=42) X_train, X_test, y_train, y_test = train_test_split(X, y, test_size=0.3, random_state=42) clf.fit(X_train, y_train) # 计算准确率作为目标函数值 y_pred = clf.predict(X_test) return accuracy_score(y_test, y_pred) # 定义乌鸦搜索算法的参数 n_crows = 10 # 种群大小 n_iter = 100 # 迭代次数 pa = 0.25 # 父母选择概率 pc = 0.8 # 交叉概率 pm = 0.1 # 变异概率 lb = [50, 1, 'sqrt', 'gini'] # 搜索空间下界 ub = [100, 10, 'log2', 'entropy'] # 搜索空间上界 # 初始化种群 population = np.random.uniform(low=lb, high=ub, size=(n_crows, len(lb))) # 迭代搜索 for i in range(n_iter): # 计算适应度值 fitness = np.array([fitness_function(params) for params in population]) # 父母选择 sorted_idx = np.argsort(fitness)[::-1] selected_idx = sorted_idx[:int(pa*n_crows)] parents = population[selected_idx] # 交叉 children = np.zeros_like(parents) for j in range(int(pc*len(parents))): p1, p2 = np.random.choice(parents.shape[0], size=2, replace=False) alpha = np.random.uniform(low=-0.5, high=1.5, size=parents.shape[1]) children[j] = parents[p1] + alpha*(parents[p2]-parents[p1]) # 变异 for j in range(int(pm*len(children))): mutant = np.random.randint(len(parents)) alpha = np.random.uniform(low=-0.5, high=1.5, size=parents.shape[1]) children[mutant] = children[mutant] + alpha*(ub-lb) # 合并种群 population = np.vstack((population, children)) # 修剪种群 fitness = np.array([fitness_function(params) for params in population]) sorted_idx = np.argsort(fitness)[::-1] population = population[sorted_idx[:n_crows]] # 输出最优解 fitness = np.array([fitness_function(params) for params in population]) best_idx = np.argmax(fitness) best_params = population[best_idx] best_fitness = fitness[best_idx] print('Best params:', best_params) print('Best fitness:', best_fitness) ```

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