粒子群优化bp神经网络python代码

时间: 2023-08-29 11:13:43 浏览: 60
以下是使用粒子群优化算法优化BP神经网络的Python代码示例: 首先,需要导入需要的库,包括numpy、random和math: ```python import numpy as np import random import math ``` 接下来,定义BP神经网络的类: ```python class BPNN: def __init__(self, input_dim, hidden_dim, output_dim): self.input_dim = input_dim self.hidden_dim = hidden_dim self.output_dim = output_dim self.W1 = np.random.randn(self.input_dim, self.hidden_dim) self.W2 = np.random.randn(self.hidden_dim, self.output_dim) def sigmoid(self, x): return 1 / (1 + np.exp(-x)) def forward(self, X): self.z2 = np.dot(X, self.W1) self.a2 = self.sigmoid(self.z2) self.z3 = np.dot(self.a2, self.W2) y_hat = self.sigmoid(self.z3) return y_hat def cost_func(self, X, y): self.y_hat = self.forward(X) J = 0.5 * sum((y - self.y_hat) ** 2) return J def backprop(self, X, y): delta3 = np.multiply(-(y - self.y_hat), self.sigmoid(self.z3) * (1 - self.sigmoid(self.z3))) dJdW2 = np.dot(self.a2.T, delta3) delta2 = np.dot(delta3, self.W2.T) * self.sigmoid(self.z2) * (1 - self.sigmoid(self.z2)) dJdW1 = np.dot(X.T, delta2) return dJdW1, dJdW2 def predict(self, X): y_hat = self.forward(X) return y_hat ``` 接下来,定义粒子群优化算法的类: ```python class PSO: def __init__(self, n_particles, n_iterations, c1, c2, w, lr): self.n_particles = n_particles self.n_iterations = n_iterations self.c1 = c1 self.c2 = c2 self.w = w self.lr = lr def optimize(self, bpnn, X, y): position = np.random.randn(self.n_particles, bpnn.W1.size + bpnn.W2.size) velocity = np.random.randn(self.n_particles, bpnn.W1.size + bpnn.W2.size) pbest_position = position.copy() pbest_cost = np.zeros(self.n_particles) gbest_position = np.zeros(bpnn.W1.size + bpnn.W2.size) gbest_cost = float('inf') for i in range(self.n_particles): bpnn.W1 = position[i][:bpnn.W1.size].reshape(bpnn.W1.shape) bpnn.W2 = position[i][bpnn.W1.size:].reshape(bpnn.W2.shape) pbest_cost[i] = bpnn.cost_func(X, y) if pbest_cost[i] < gbest_cost: gbest_cost = pbest_cost[i] gbest_position = position[i] for i in range(self.n_iterations): for j in range(self.n_particles): bpnn.W1 = position[j][:bpnn.W1.size].reshape(bpnn.W1.shape) bpnn.W2 = position[j][bpnn.W1.size:].reshape(bpnn.W2.shape) cost = bpnn.cost_func(X, y) if cost < pbest_cost[j]: pbest_cost[j] = cost pbest_position[j] = position[j] if pbest_cost[j] < gbest_cost: gbest_cost = pbest_cost[j] gbest_position = pbest_position[j] v = velocity[j] r1 = np.random.rand(bpnn.W1.size + bpnn.W2.size) r2 = np.random.rand(bpnn.W1.size + bpnn.W2.size) v = self.w * v + self.c1 * r1 * (pbest_position[j] - position[j]) + self.c2 * r2 * (gbest_position - position[j]) position[j] += self.lr * v bpnn.W1 = gbest_position[:bpnn.W1.size].reshape(bpnn.W1.shape) bpnn.W2 = gbest_position[bpnn.W1.size:].reshape(bpnn.W2.shape) return bpnn ``` 最后,使用以上定义的类和函数来训练BP神经网络: ```python X = np.array([[0, 0], [0, 1], [1, 0], [1, 1]]) y = np.array([[0], [1], [1], [0]]) bpnn = BPNN(2, 3, 1) pso = PSO(10, 100, 1.5, 1.5, 0.7, 0.1) bpnn = pso.optimize(bpnn, X, y) print(bpnn.predict(X)) ``` 以上代码实现了一个简单的XOR问题的BP神经网络,并使用粒子群优化算法进行训练。

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