用粒子群优化高斯过程回归预测python代码

时间: 2023-09-03 14:08:11 浏览: 22
以下是用粒子群优化高斯过程回归预测的 Python 代码: ```python import numpy as np from sklearn.datasets import load_boston from sklearn.kernel_ridge import KernelRidge from pyswarms.single.global_best import GlobalBestPSO # 加载数据集 boston = load_boston() X, y = boston.data, boston.target # 定义目标函数 def mse_loss(params): alpha, gamma = params clf = KernelRidge(alpha=alpha, kernel="rbf", gamma=gamma) clf.fit(X, y) y_pred = clf.predict(X) mse = np.mean((y - y_pred) ** 2) return mse # 超参数优化 bounds = (0.1, 100), (0.01, 10) options = {"c1": 0.5, "c2": 0.3, "w": 0.9} optimizer = GlobalBestPSO(n_particles=10, dimensions=2, options=options, bounds=bounds) best_params, _ = optimizer.optimize(mse_loss, iters=100) # 最佳超参数 alpha, gamma = best_params # 高斯过程回归预测 clf = KernelRidge(alpha=alpha, kernel="rbf", gamma=gamma) clf.fit(X, y) y_pred = clf.predict(X) # 均方误差 mse = np.mean((y - y_pred) ** 2) print("MSE:", mse) ``` 该代码使用粒子群优化来找到最佳的高斯核超参数(alpha 和 gamma),然后使用优化的超参数来训练高斯过程回归模型,并在训练集上进行预测。

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以下是使用粒子群优化(PSO)算法优化高斯过程回归的 Python 代码: python import numpy as np from sklearn.gaussian_process import GaussianProcessRegressor from sklearn.gaussian_process.kernels import RBF, ConstantKernel as C from pyswarm import pso # 定义高斯过程回归优化目标函数 def gp_regression(x, y): kernel = C(x[0], (1e-3, 1e3)) * RBF(x[1], (1e-3, 1e3)) gp = GaussianProcessRegressor(kernel=kernel, n_restarts_optimizer=9) gp.fit(X, y) score = -gp.score(X, y) return score # 定义优化的变量范围 x0 = [1.0, 1.0] # 初始值 lb = [0.01, 0.01] # 下界 ub = [100.0, 100.0] # 上界 # 生成随机数据 np.random.seed(1) X = np.random.uniform(-5.0, 5.0, size=(20, 1)) y = np.sin(X[:, 0]) # 使用粒子群优化算法优化高斯过程回归 xopt, fopt = pso(gp_regression, lb, ub) print("Optimization results:") print("xopt: ", xopt) print("fopt: ", fopt) 在上面的代码中,我们使用 GaussianProcessRegressor 类来拟合高斯过程回归模型,并且使用粒子群优化算法 pso 函数来优化模型的超参数。gp_regression 函数是高斯过程回归的优化目标函数,它的输入是模型超参数的值 x 和训练数据 y,输出是负对数似然值的相反数(因为我们使用粒子群优化算法最小化目标函数)。 我们设置了初始值 x0 和变量范围 lb 和 ub。然后,我们生成随机数据 X 和 y,并使用 pso 函数来优化高斯过程回归模型的超参数。最后,我们输出优化结果 xopt 和 fopt,其中 xopt 是最优超参数的值,fopt 是对应的负对数似然值的相反数。
以下是使用粒子群优化算法进行高斯过程回归并找到最优解的Python代码: python import numpy as np from sklearn.gaussian_process import GaussianProcessRegressor from sklearn.gaussian_process.kernels import RBF, ConstantKernel as C from pyswarm import pso # 定义高斯过程回归的损失函数 def gp_loss_func(x, X, y): kernel = C(x[0], (1e-3, 1e3)) * RBF(x[1:], (1e-3, 1e3)) gp = GaussianProcessRegressor(kernel=kernel, n_restarts_optimizer=9) gp.fit(X, y) y_pred, std = gp.predict(X, return_std=True) return np.mean(np.square(y - y_pred)) # 定义粒子群优化算法的适应度函数 def pso_fitness(x, X, y): return gp_loss_func(x, X, y) # 定义训练数据 X_train = np.array([[1], [2], [3], [4], [5], [6], [7], [8], [9], [10]]) y_train = np.array([0.1, 0.5, 0.7, 0.9, 1.0, 0.9, 0.7, 0.5, 0.3, 0.1]) # 设置粒子群优化算法的参数 lb = [1e-3, 1e-3, 1e-3, 1e-3] ub = [1e3, 1e3, 1e3, 1e3] xopt, fopt = pso(pso_fitness, lb, ub, args=(X_train, y_train), swarmsize=100, maxiter=1000, omega=0.5, phip=0.5, phig=0.5) # 用最优参数训练高斯过程回归模型 kernel = C(xopt[0]) * RBF(xopt[1:]) gp = GaussianProcessRegressor(kernel=kernel, n_restarts_optimizer=9) gp.fit(X_train, y_train) # 预测并输出结果 X_test = np.linspace(0, 11, 100) y_pred, std = gp.predict(X_test.reshape(-1, 1), return_std=True) print("最优参数:", xopt) print("最优解:", fopt) print("预测结果:", y_pred) 在上面的代码中,我们首先定义了高斯过程回归的损失函数 gp_loss_func,然后定义了粒子群优化算法的适应度函数 pso_fitness,接着设置了粒子群优化算法的参数,最后用最优参数训练高斯过程回归模型并输出预测结果。

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