pso-bp python

时间: 2023-09-08 08:14:40 浏览: 45
PSO-BP 是一种结合了粒子群优化算法(Particle Swarm Optimization,PSO)和反向传播算法(Back Propagation,BP)的神经网络训练方法,它能够有效地提高神经网络的训练效率和精度。在 Python 中,可以使用 NumPy 库来实现 PSO-BP 算法。 以下是一个简单的 PSO-BP 神经网络训练的 Python 实现示例: ```python import numpy as np # 定义神经网络模型 class NeuralNetwork: 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(input_dim, hidden_dim) self.b1 = np.zeros((1, hidden_dim)) self.w2 = np.random.randn(hidden_dim, output_dim) self.b2 = np.zeros((1, output_dim)) # 前向传播函数 def forward(self, x): z1 = np.dot(x, self.w1) + self.b1 a1 = np.tanh(z1) z2 = np.dot(a1, self.w2) + self.b2 a2 = np.tanh(z2) return a2 # 计算神经网络损失函数 def loss(self, x, y): y_pred = self.forward(x) loss = np.sum((y - y_pred) ** 2) / len(x) return loss # 反向传播函数 def backward(self, x, y, learning_rate): # 前向传播 z1 = np.dot(x, self.w1) + self.b1 a1 = np.tanh(z1) z2 = np.dot(a1, self.w2) + self.b2 a2 = np.tanh(z2) # 计算输出层和隐层的误差 delta2 = (y - a2) * (1 - np.tanh(z2) ** 2) delta1 = np.dot(delta2, self.w2.T) * (1 - np.tanh(z1) ** 2) # 更新权重和偏置 self.w2 += learning_rate * np.dot(a1.T, delta2) self.b2 += learning_rate * np.sum(delta2, axis=0, keepdims=True) self.w1 += learning_rate * np.dot(x.T, delta1) self.b1 += learning_rate * np.sum(delta1, axis=0, keepdims=True) # 粒子类 class Particle: def __init__(self, nn, learning_rate, w1_vel, b1_vel, w2_vel, b2_vel): self.nn = nn self.learning_rate = learning_rate self.w1_vel = w1_vel self.b1_vel = b1_vel self.w2_vel = w2_vel self.b2_vel = b2_vel # 计算适应度函数 def fitness(self, x, y): loss = self.nn.loss(x, y) fitness = 1 / (1 + loss) return fitness # 更新粒子的位置和速度 def update(self, global_best_pos, w, c1, c2): # 更新速度 self.w1_vel = w * self.w1_vel + c1 * np.random.rand(*self.nn.w1.shape) * (self.nn.best_w1 - self.nn.w1) + c2 * np.random.rand(*self.nn.w1.shape) * (global_best_pos[0] - self.nn.w1) self.b1_vel = w * self.b1_vel + c1 * np.random.rand(*self.nn.b1.shape) * (self.nn.best_b1 - self.nn.b1) + c2 * np.random.rand(*self.nn.b1.shape) * (global_best_pos[1] - self.nn.b1) self.w2_vel = w * self.w2_vel + c1 * np.random.rand(*self.nn.w2.shape) * (self.nn.best_w2 - self.nn.w2) + c2 * np.random.rand(*self.nn.w2.shape) * (global_best_pos[2] - self.nn.w2) self.b2_vel = w * self.b2_vel + c1 * np.random.rand(*self.nn.b2.shape) * (self.nn.best_b2 - self.nn.b2) + c2 * np.random.rand(*self.nn.b2.shape) * (global_best_pos[3] - self.nn.b2) # 更新权重和偏置 self.nn.w1 += self.learning_rate * self.w1_vel self.nn.b1 += self.learning_rate * self.b1_vel self.nn.w2 += self.learning_rate * self.w2_vel self.nn.b2 += self.learning_rate * self.b2_vel # 粒子群优化算法 class PSO: def __init__(self, nn, learning_rate, num_particles, num_epochs, w, c1, c2): self.nn = nn self.learning_rate = learning_rate self.num_particles = num_particles self.num_epochs = num_epochs self.w = w self.c1 = c1 self.c2 = c2 self.particles = [] for i in range(num_particles): particle = Particle(nn, learning_rate, np.zeros(nn.w1.shape), np.zeros(nn.b1.shape), np.zeros(nn.w2.shape), np.zeros(nn.b2.shape)) self.particles.append(particle) # 训练神经网络 def train(self, x, y): global_best_fitness = -np.inf global_best_pos = None for epoch in range(self.num_epochs): for i in range(self.num_particles): particle = self.particles[i] fitness = particle.fitness(x, y) if fitness > particle.nn.best_fitness: particle.nn.best_fitness = fitness particle.nn.best_w1 = particle.nn.w1 particle.nn.best_b1 = particle.nn.b1 particle.nn.best_w2 = particle.nn.w2 particle.nn.best_b2 = particle.nn.b2 if fitness > global_best_fitness: global_best_fitness = fitness global_best_pos = (particle.nn.best_w1, particle.nn.best_b1, particle.nn.best_w2, particle.nn.best_b2) particle.update(global_best_pos, self.w, self.c1, self.c2) self.nn.w1 = global_best_pos[0] self.nn.b1 = global_best_pos[1] self.nn.w2 = global_best_pos[2] self.nn.b2 = global_best_pos[3] ``` 以上代码实现了一个 PSO-BP 神经网络训练算法。其中,NeuralNetwork 类定义了神经网络模型,Particle 类定义了粒子的属性和行为,PSO 类定义了 PSO 算法的属性和行为。可以使用这个类来训练神经网络并进行预测。

相关推荐

最新推荐

recommend-type

基于PSO-BP 神经网络的短期负荷预测算法

其次,介绍BP神经网络基本结构,并针对BP神经网络容易陷入局部极小值的缺点,采用PSO算法确定网络训练初始权值。然后,设计一种基于PSO-BP神经网络的短期负荷预测算法,包括预滤波、训练样本集建立、神经网络输入/...
recommend-type

基于PSO-BP神经网络的混凝土抗压强度预测

为了有效提高混凝土抗压强度的预测精准度,利用粒子群算法优化BP神经网络初始权值和阈值,建立了混凝土抗压强多因子PSO-BP预测模型。模型以每立方混凝土中水泥、高炉矿渣粉、粉煤灰、水、减水剂、粗集料和细集料的...
recommend-type

aiohttp-3.9.4-cp310-cp310-musllinux_1_1_s390x.whl

Python库是一组预先编写的代码模块,旨在帮助开发者实现特定的编程任务,无需从零开始编写代码。这些库可以包括各种功能,如数学运算、文件操作、数据分析和网络编程等。Python社区提供了大量的第三方库,如NumPy、Pandas和Requests,极大地丰富了Python的应用领域,从数据科学到Web开发。Python库的丰富性是Python成为最受欢迎的编程语言之一的关键原因之一。这些库不仅为初学者提供了快速入门的途径,而且为经验丰富的开发者提供了强大的工具,以高效率、高质量地完成复杂任务。例如,Matplotlib和Seaborn库在数据可视化领域内非常受欢迎,它们提供了广泛的工具和技术,可以创建高度定制化的图表和图形,帮助数据科学家和分析师在数据探索和结果展示中更有效地传达信息。
recommend-type

176-微信小程序-悦跑圈.zip

源代码+截图
recommend-type

架构师技术分享 支付宝高可用系统架构 共46页.pptx

支付宝高可用系统架构 支付宝高可用系统架构是支付宝核心支付平台的架构设计和系统升级的结果,旨在提供高可用、可伸缩、高性能的支付服务。该架构解决方案基于互联网与云计算技术,涵盖基础资源伸缩性、组件扩展性、系统平台稳定性、可伸缩、高可用的分布式事务处理与服务计算能力、弹性资源分配与访问管控、海量数据处理与计算能力、“适时”的数据处理与流转能力等多个方面。 1. 可伸缩、高可用的分布式事务处理与服务计算能力 支付宝系统架构设计了分布式事务处理与服务计算能力,能够处理高并发交易请求,确保系统的高可用性和高性能。该能力基于互联网与云计算技术,能够弹性地扩展计算资源,满足业务的快速增长需求。 2. 弹性资源分配与访问管控 支付宝系统架构设计了弹性资源分配与访问管控机制,能够根据业务需求动态地分配计算资源,确保系统的高可用性和高性能。该机制还能够提供强大的访问管控功能,保护系统的安全和稳定性。 3. 海量数据处理与计算能力 支付宝系统架构设计了海量数据处理与计算能力,能够处理大量的数据请求,确保系统的高性能和高可用性。该能力基于互联网与云计算技术,能够弹性地扩展计算资源,满足业务的快速增长需求。 4. “适时”的数据处理与流转能力 支付宝系统架构设计了“适时”的数据处理与流转能力,能够实时地处理大量的数据请求,确保系统的高性能和高可用性。该能力基于互联网与云计算技术,能够弹性地扩展计算资源,满足业务的快速增长需求。 5. 安全、易用的开放支付应用开发平台 支付宝系统架构设计了安全、易用的开放支付应用开发平台,能够提供强大的支付应用开发能力,满足业务的快速增长需求。该平台基于互联网与云计算技术,能够弹性地扩展计算资源,确保系统的高可用性和高性能。 6. 架构设计理念 支付宝系统架构设计基于以下几点理念: * 可伸缩性:系统能够根据业务需求弹性地扩展计算资源,满足业务的快速增长需求。 * 高可用性:系统能够提供高可用性的支付服务,确保业务的连续性和稳定性。 * 弹性资源分配:系统能够根据业务需求动态地分配计算资源,确保系统的高可用性和高性能。 * 安全性:系统能够提供强大的安全功能,保护系统的安全和稳定性。 7. 系统架构设计 支付宝系统架构设计了核心数据库集群、应用系统集群、IDC数据库交易系统账户系统V1LB、交易数据库账户数据库业务一致性等多个组件。这些组件能够提供高可用性的支付服务,确保业务的连续性和稳定性。 8. 业务活动管理器 支付宝系统架构设计了业务活动管理器,能够控制业务活动的一致性,确保业务的连续性和稳定性。该管理器能够登记业务活动中的操作,并在业务活动提交时确认所有的TCC型操作的confirm操作,在业务活动取消时调用所有TCC型操作的cancel操作。 9. 系统故障容忍度高 支付宝系统架构设计了高可用性的系统故障容忍度,能够在系统故障时快速恢复,确保业务的连续性和稳定性。该系统能够提供强大的故障容忍度,确保系统的安全和稳定性。 10. 系统性能指标 支付宝系统架构设计的性能指标包括: * 系统可用率:99.992% * 交易处理能力:1.5万/秒 * 支付处理能力:8000/秒(支付宝账户)、2400/秒(银行) * 系统处理能力:处理每天1.5亿+支付处理能力 支付宝高可用系统架构设计了一个高可用、高性能、可伸缩的支付系统,能够满足业务的快速增长需求,确保业务的连续性和稳定性。
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

Matlab画图线型实战:3步绘制复杂多维线型,提升数据可视化效果

![Matlab画图线型实战:3步绘制复杂多维线型,提升数据可视化效果](https://file.51pptmoban.com/d/file/2018/10/25/7af02d99ef5aa8531366d5df41bec284.jpg) # 1. Matlab画图基础 Matlab是一款强大的科学计算和数据可视化软件,它提供了一系列用于创建和自定义图形的函数。本章将介绍Matlab画图的基础知识,包括创建画布、绘制线型以及设置基本属性。 ### 1.1 创建画布 在Matlab中创建画布可以使用`figure`函数。该函数创建一个新的图形窗口,并返回一个图形句柄。图形句柄用于对图形进
recommend-type

基于R软件一个实际例子,实现空间回归模型以及包括检验和模型选择(数据集不要加州的,附代码和详细步骤,以及数据)

本文将使用R软件和Boston房价数据集来实现空间回归模型,并进行检验和模型选择。 数据集介绍: Boston房价数据集是一个观测500个社区的房屋价格和其他16个变量的数据集。每个社区的数据包含了包括犯罪率、房产税率、学生-老师比例等特征,以及该社区的房价中位数。该数据集可用于探索房价与其他变量之间的关系,以及预测一个新社区的房价中位数。 数据集下载链接:https://archive.ics.uci.edu/ml/datasets/Housing 1. 导入数据集和必要的包 ```r library(spdep) # 空间依赖性包 library(ggplot2) # 可
recommend-type

WM9713 数据手册

WM9713 数据手册 WM9713 是一款高度集成的输入/输出设备,旨在为移动计算和通信应用提供支持。下面是 WM9713 的详细知识点: 1. 设备架构:WM9713 采用双 CODEC 运算架构,支持 Hi-Fi 立体声编解码功能通过 AC 链接口,同时还支持语音编解码功能通过 PCM 类型的同步串行端口(SSP)。 2. 音频功能:WM9713 提供了一个第三个 AUX DAC,可以用于生成监督音、铃声等不同采样率的音频信号,独立于主编解码器。 3. 触摸面板接口:WM9713 可以直接连接到 4 线或 5 线触摸面板,减少系统中的总组件数量。 4. 音频连接:WM9713 支持多种音频连接方式,包括立体声麦克风、立体声耳机和立体声扬声器。且可以使用无电容连接到耳机、扬声器和耳机,减少成本和 PCB 面积。 5. 模拟输入/输出:WM9713 提供了多个模拟输入和输出引脚,用于无缝集成与模拟连接的无线通信设备。 6. 设备控制:所有设备功能都可以通过寄存器访问来控制,实现了灵活的设备管理和配置。 7. 功率管理:WM9713 采用低功率设计,降低系统的功率消耗,提高系统的可靠性和续航能力。 8. 工业应用:WM9713 广泛应用于移动计算、通信、消费电子等领域,满足不同行业的需求和应用场景。 9. 技术参数:WM9713 的技术参数包括工作温度、供电电压、时钟频率、数据传输速率等,满足不同应用场景的需求。 10. 应用场景:WM9713 可以应用于智能手机、平板电脑、笔记本电脑、智能家居设备等移动计算和通信产品,满足不同行业的需求和应用场景。 WM9713 是一款功能强大、灵活性高的输入/输出设备,广泛应用于移动计算和通信领域,为不同行业的应用场景提供了可靠的解决方案。
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