matlab代码:用遗传算法来优化神经网络初始权值, 编程步骤主要分为以下几个部分:清空环境变量,网络结构确定,遗传算法参数初始化,迭代求解最佳初始阀值和权值,遗传算法结果分析,把最优初始阀值权值赋予网络预测,BP网络训练,BP网络预测。请展示该实验代码和实验结果并解释。
时间: 2023-10-06 21:13:04 浏览: 84
使用遗传算法优化BP神经网络权值 的MATLAB实现
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以下是用遗传算法来优化神经网络初始权值的 MATLAB 代码:
```matlab
% 清空环境变量
clear all;
close all;
clc;
% 网络结构确定
n_input = 4;
n_hidden = 5;
n_output = 3;
% 遗传算法参数初始化
population_size = 50; % 种群大小
chromosome_length = (n_input+1)*n_hidden + (n_hidden+1)*n_output; % 染色体长度
crossover_rate = 0.8; % 交叉概率
mutation_rate = 0.01; % 变异概率
max_generation = 50; % 最大迭代次数
% 训练数据
load iris_dataset;
X = irisInputs';
Y = irisTargets';
% 迭代求解最佳初始阀值和权值
best_fitness = inf;
best_chromosome = [];
fitness_history = [];
for i = 1:max_generation
% 种群初始化
population = rand(population_size, chromosome_length);
% 评估种群适应度
fitness = zeros(population_size, 1);
for j = 1:population_size
chromosome = reshape(population(j,:), [n_input+1,n_hidden+n_output]);
fitness(j) = evaluate_fitness(chromosome, X, Y);
end
% 记录历史最佳适应度和染色体
[best_fitness_generation, best_index] = min(fitness);
if best_fitness_generation < best_fitness
best_fitness = best_fitness_generation;
best_chromosome = population(best_index,:);
end
fitness_history = [fitness_history; best_fitness];
% 选择、交叉、变异操作
new_population = zeros(population_size, chromosome_length);
for j = 1:2:population_size
% 选择
[parent1_index, parent2_index] = select(population, fitness);
parent1 = population(parent1_index,:);
parent2 = population(parent2_index,:);
% 交叉
if rand() < crossover_rate
[child1, child2] = crossover(parent1, parent2);
else
child1 = parent1;
child2 = parent2;
end
% 变异
child1 = mutation(child1, mutation_rate);
child2 = mutation(child2, mutation_rate);
% 添加到新种群中
new_population(j,:) = child1;
new_population(j+1,:) = child2;
end
% 更新种群
population = new_population;
end
% 遗传算法结果分析
best_chromosome = reshape(best_chromosome, [n_input+1,n_hidden+n_output]);
fprintf('Best fitness = %f\n', best_fitness);
fprintf('Best chromosome = \n');
disp(best_chromosome);
figure;
plot(fitness_history);
title('Fitness History');
xlabel('Generation');
ylabel('Fitness');
% 把最优初始阀值权值赋予网络预测
net = feedforwardnet([n_hidden]);
net.layers{1}.transferFcn = 'logsig';
net.layers{2}.transferFcn = 'softmax';
net.initFcn = 'initnw';
net.initFcnArgs{1} = best_chromosome;
net = init(net);
% BP网络训练
net.trainFcn = 'trainscg';
net.trainParam.epochs = 1000;
net.trainParam.goal = 0.01;
net.divideFcn = 'dividerand';
net.divideParam.trainRatio = 0.7;
net.divideParam.valRatio = 0.15;
net.divideParam.testRatio = 0.15;
[net, tr] = train(net, X', Y');
% BP网络预测
Y_pred = net(X');
plotconfusion(Y', Y_pred);
```
该代码使用遗传算法来优化神经网络的初始阈值和权值。主要分为以下几个部分:
1. 清空环境变量。
2. 确定神经网络结构,包括输入层、隐层和输出层的神经元数量。
3. 初始化遗传算法参数,包括种群大小、染色体长度、交叉概率、变异概率和最大迭代次数。
4. 加载训练数据,这里使用了鸢尾花数据集。
5. 迭代求解最佳初始阈值和权值。在每一代中,首先初始化种群,然后计算每个染色体的适应度,选择、交叉和变异操作生成新的种群。同时记录历史最佳适应度和染色体。
6. 分析遗传算法结果。输出最佳适应度和染色体,以及历史适应度曲线。
7. 把最优初始阈值和权值赋予神经网络预测。这里使用了 Matlab 自带的 `feedforwardnet` 函数,设置了两个层的激活函数分别为 `logsig` 和 `softmax`。
8. 使用 BP 算法训练神经网络。这里使用了 `trainscg` 算法,设置了迭代次数、误差目标和数据集分割比例。
9. 使用训练好的神经网络进行预测,并绘制混淆矩阵。
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