写一个粒子群优化bp 网络的二分类程序

时间: 2023-06-26 19:09:04 浏览: 45
以下是一个使用粒子群优化算法训练BP神经网络进行二分类的Python代码示例: ```python import numpy as np # 定义sigmoid激活函数 def sigmoid(x): return 1 / (1 + np.exp(-x)) # 定义BP神经网络类 class BPNetwork: def __init__(self, input_size, hidden_size, output_size): self.input_size = input_size self.hidden_size = hidden_size self.output_size = output_size # 初始化隐含层权值和偏置 self.hidden_weights = np.random.randn(self.input_size, self.hidden_size) self.hidden_bias = np.random.randn(self.hidden_size) # 初始化输出层权值和偏置 self.output_weights = np.random.randn(self.hidden_size, self.output_size) self.output_bias = np.random.randn(self.output_size) # 前向传播函数 def forward(self, X): self.hidden_output = sigmoid(np.dot(X, self.hidden_weights) + self.hidden_bias) self.output = sigmoid(np.dot(self.hidden_output, self.output_weights) + self.output_bias) return self.output # 后向传播函数 def backward(self, X, y, learning_rate): # 计算输出层误差 output_error = y - self.output output_delta = output_error * self.output * (1 - self.output) # 计算隐含层误差 hidden_error = np.dot(output_delta, self.output_weights.T) hidden_delta = hidden_error * self.hidden_output * (1 - self.hidden_output) # 更新输出层权值和偏置 self.output_weights += learning_rate * np.dot(self.hidden_output.T, output_delta) self.output_bias += learning_rate * np.sum(output_delta, axis=0) # 更新隐含层权值和偏置 self.hidden_weights += learning_rate * np.dot(X.T, hidden_delta) self.hidden_bias += learning_rate * np.sum(hidden_delta, axis=0) # 预测函数 def predict(self, X): return np.round(self.forward(X)) # 定义粒子类 class Particle: def __init__(self, position, velocity, network): self.position = position self.velocity = velocity self.network = network self.best_position = position self.best_fitness = float('inf') # 评估适应度函数 def evaluate_fitness(self, X, y): fitness = 0 for i in range(len(X)): output = self.network.forward(X[i]) error = y[i] - output fitness += np.sum(error ** 2) fitness /= len(X) if fitness < self.best_fitness: self.best_position = self.position self.best_fitness = fitness return fitness # 更新粒子速度和位置函数 def update(self, global_best_position, omega, phi_p, phi_g): r_p = np.random.rand(*self.position.shape) r_g = np.random.rand(*self.position.shape) self.velocity = omega * self.velocity + phi_p * r_p * (self.best_position - self.position) + phi_g * r_g * (global_best_position - self.position) self.position += self.velocity self.network.hidden_weights = self.position[:self.network.input_size * self.network.hidden_size].reshape(self.network.input_size, self.network.hidden_size) self.network.hidden_bias = self.position[self.network.input_size * self.network.hidden_size:self.network.input_size * self.network.hidden_size + self.network.hidden_size] self.network.output_weights = self.position[self.network.input_size * self.network.hidden_size + self.network.hidden_size:self.network.input_size * self.network.hidden_size + self.network.hidden_size + self.network.hidden_size * self.network.output_size].reshape(self.network.hidden_size, self.network.output_size) self.network.output_bias = self.position[self.network.input_size * self.network.hidden_size + self.network.hidden_size + self.network.hidden_size * self.network.output_size:] # 定义粒子群优化算法函数 def PSO(X, y, input_size, hidden_size, output_size, num_particles, max_iterations, omega, phi_p, phi_g, learning_rate): particles = [] global_best_fitness = float('inf') global_best_position = None # 初始化粒子 for i in range(num_particles): network = BPNetwork(input_size, hidden_size, output_size) position = np.hstack((network.hidden_weights.flatten(), network.hidden_bias, network.output_weights.flatten(), network.output_bias)) velocity = np.zeros_like(position) particle = Particle(position, velocity, network) fitness = particle.evaluate_fitness(X, y) if fitness < global_best_fitness: global_best_fitness = fitness global_best_position = particle.best_position particles.append(particle) # 迭代优化 for iteration in range(max_iterations): for particle in particles: particle.update(global_best_position, omega, phi_p, phi_g) fitness = particle.evaluate_fitness(X, y) if fitness < global_best_fitness: global_best_fitness = fitness global_best_position = particle.best_position # 使用全局最优位置更新神经网络权值和偏置 network = BPNetwork(input_size, hidden_size, output_size) network.hidden_weights = global_best_position[:input_size * hidden_size].reshape(input_size, hidden_size) network.hidden_bias = global_best_position[input_size * hidden_size:input_size * hidden_size + hidden_size] network.output_weights = global_best_position[input_size * hidden_size + hidden_size:input_size * hidden_size + hidden_size + hidden_size * output_size].reshape(hidden_size, output_size) network.output_bias = global_best_position[input_size * hidden_size + hidden_size + hidden_size * output_size:] for i in range(len(X)): network.backward(X[i], y[i], learning_rate) return network # 测试 X = np.array([[0, 0], [0, 1], [1, 0], [1, 1]]) y = np.array([[0], [1], [1], [0]]) network = PSO(X, y, input_size=2, hidden_size=4, output_size=1, num_particles=10, max_iterations=100, omega=0.5, phi_p=0.5, phi_g=0.5, learning_rate=0.1) print(network.predict(X)) ``` 在这个示例中,我们定义了一个BP神经网络类BPNetwork,其中包括前向传播函数forward、后向传播函数backward和预测函数predict。我们还定义了一个粒子类Particle,其中包括评估适应度函数evaluate_fitness和更新粒子速度和位置函数update。最后,我们定义了一个粒子群优化算法函数PSO,它利用多个粒子进行全局搜索,每个粒子表示一个神经网络的权值和偏置。 在这个示例中,我们使用了一个二元分类问题作为测试用例,输入数据X为4个二元组,输出数据y为相应的标签(0或1)。我们使用PSO算法对BP神经网络进行训练,其中包括4个隐含层节点,10个粒子,100次迭代,学习率为0.1。最后,我们打印出模型对输入数据的预测结果。

相关推荐

最新推荐

recommend-type

改进粒子群优化BP神经网络的旅游客流量预测

旅游客流量受多种因素影响,传统的时间序列预测模型无法描述预测对象的规律,人工智能方法如BP神经网络,其结构的选择过多依赖经验,基于此提出了利用改进的粒子群算法优化BP神经网络,通过惯性因子的非线性递减来...
recommend-type

node-v4.9.0-linux-armv7l.tar.xz

Node.js,简称Node,是一个开源且跨平台的JavaScript运行时环境,它允许在浏览器外运行JavaScript代码。Node.js于2009年由Ryan Dahl创立,旨在创建高性能的Web服务器和网络应用程序。它基于Google Chrome的V8 JavaScript引擎,可以在Windows、Linux、Unix、Mac OS X等操作系统上运行。 Node.js的特点之一是事件驱动和非阻塞I/O模型,这使得它非常适合处理大量并发连接,从而在构建实时应用程序如在线游戏、聊天应用以及实时通讯服务时表现卓越。此外,Node.js使用了模块化的架构,通过npm(Node package manager,Node包管理器),社区成员可以共享和复用代码,极大地促进了Node.js生态系统的发展和扩张。 Node.js不仅用于服务器端开发。随着技术的发展,它也被用于构建工具链、开发桌面应用程序、物联网设备等。Node.js能够处理文件系统、操作数据库、处理网络请求等,因此,开发者可以用JavaScript编写全栈应用程序,这一点大大提高了开发效率和便捷性。 在实践中,许多大型企业和组织已经采用Node.js作为其Web应用程序的开发平台,如Netflix、PayPal和Walmart等。它们利用Node.js提高了应用性能,简化了开发流程,并且能更快地响应市场需求。
recommend-type

node-v4.8.4-linux-armv6l.tar.xz

Node.js,简称Node,是一个开源且跨平台的JavaScript运行时环境,它允许在浏览器外运行JavaScript代码。Node.js于2009年由Ryan Dahl创立,旨在创建高性能的Web服务器和网络应用程序。它基于Google Chrome的V8 JavaScript引擎,可以在Windows、Linux、Unix、Mac OS X等操作系统上运行。 Node.js的特点之一是事件驱动和非阻塞I/O模型,这使得它非常适合处理大量并发连接,从而在构建实时应用程序如在线游戏、聊天应用以及实时通讯服务时表现卓越。此外,Node.js使用了模块化的架构,通过npm(Node package manager,Node包管理器),社区成员可以共享和复用代码,极大地促进了Node.js生态系统的发展和扩张。 Node.js不仅用于服务器端开发。随着技术的发展,它也被用于构建工具链、开发桌面应用程序、物联网设备等。Node.js能够处理文件系统、操作数据库、处理网络请求等,因此,开发者可以用JavaScript编写全栈应用程序,这一点大大提高了开发效率和便捷性。 在实践中,许多大型企业和组织已经采用Node.js作为其Web应用程序的开发平台,如Netflix、PayPal和Walmart等。它们利用Node.js提高了应用性能,简化了开发流程,并且能更快地响应市场需求。
recommend-type

zigbee-cluster-library-specification

最新的zigbee-cluster-library-specification说明文档。
recommend-type

管理建模和仿真的文件

管理Boualem Benatallah引用此版本:布阿利姆·贝纳塔拉。管理建模和仿真。约瑟夫-傅立叶大学-格勒诺布尔第一大学,1996年。法语。NNT:电话:00345357HAL ID:电话:00345357https://theses.hal.science/tel-003453572008年12月9日提交HAL是一个多学科的开放存取档案馆,用于存放和传播科学研究论文,无论它们是否被公开。论文可以来自法国或国外的教学和研究机构,也可以来自公共或私人研究中心。L’archive ouverte pluridisciplinaire
recommend-type

实现实时数据湖架构:Kafka与Hive集成

![实现实时数据湖架构:Kafka与Hive集成](https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/10eb2e6972b3b6086286fc64c0b3ee41.jpeg) # 1. 实时数据湖架构概述** 实时数据湖是一种现代数据管理架构,它允许企业以低延迟的方式收集、存储和处理大量数据。与传统数据仓库不同,实时数据湖不依赖于预先定义的模式,而是采用灵活的架构,可以处理各种数据类型和格式。这种架构为企业提供了以下优势: - **实时洞察:**实时数据湖允许企业访问最新的数据,从而做出更明智的决策。 - **数据民主化:**实时数据湖使各种利益相关者都可
recommend-type

list根据id查询pid 然后依次获取到所有的子节点数据

可以使用递归的方式来实现根据id查询pid并获取所有子节点数据。具体实现可以参考以下代码: ``` def get_children_nodes(nodes, parent_id): children = [] for node in nodes: if node['pid'] == parent_id: node['children'] = get_children_nodes(nodes, node['id']) children.append(node) return children # 测试数
recommend-type

JSBSim Reference Manual

JSBSim参考手册,其中包含JSBSim简介,JSBSim配置文件xml的编写语法,编程手册以及一些应用实例等。其中有部分内容还没有写完,估计有生之年很难看到完整版了,但是内容还是很有参考价值的。
recommend-type

"互动学习:行动中的多样性与论文攻读经历"

多样性她- 事实上SCI NCES你的时间表ECOLEDO C Tora SC和NCESPOUR l’Ingén学习互动,互动学习以行动为中心的强化学习学会互动,互动学习,以行动为中心的强化学习计算机科学博士论文于2021年9月28日在Villeneuve d'Asq公开支持马修·瑟林评审团主席法布里斯·勒菲弗尔阿维尼翁大学教授论文指导奥利维尔·皮耶昆谷歌研究教授:智囊团论文联合主任菲利普·普雷教授,大学。里尔/CRISTAL/因里亚报告员奥利维耶·西格德索邦大学报告员卢多维奇·德诺耶教授,Facebook /索邦大学审查员越南圣迈IMT Atlantic高级讲师邀请弗洛里安·斯特鲁布博士,Deepmind对于那些及时看到自己错误的人...3谢谢你首先,我要感谢我的两位博士生导师Olivier和Philippe。奥利维尔,"站在巨人的肩膀上"这句话对你来说完全有意义了。从科学上讲,你知道在这篇论文的(许多)错误中,你是我可以依
recommend-type

实现实时监控告警系统:Kafka与Grafana整合

![实现实时监控告警系统:Kafka与Grafana整合](https://imgconvert.csdnimg.cn/aHR0cHM6Ly9tbWJpei5xcGljLmNuL21tYml6X2pwZy9BVldpY3ladXVDbEZpY1pLWmw2bUVaWXFUcEdLT1VDdkxRSmQxZXB5R1lxaWNlUjA2c0hFek5Qc3FyRktudFF1VDMxQVl3QTRXV2lhSWFRMEFRc0I1cW1ZOGcvNjQw?x-oss-process=image/format,png) # 1.1 Kafka集群架构 Kafka集群由多个称为代理的服务器组成,这