用Python编写PSO优化的DELM代码,代码将使用纳斯达克ETF.xlsx文件内的'成交量','涨幅','开盘涨幅'来预测下一个时刻的'涨幅'

时间: 2023-08-06 15:15:28 浏览: 109
好的,我可以为您提供一个简单的PSO算法的DELM模型的Python实现,用于预测纳斯达克ETF的涨幅。 首先,我们需要导入所需的库: ```python import pandas as pd import numpy as np import random from sklearn.model_selection import train_test_split from sklearn.metrics import mean_squared_error ``` 然后,我们需要读取纳斯达克ETF.xlsx文件并对数据进行预处理: ```python # 读取数据 data = pd.read_excel('纳斯达克ETF.xlsx') # 取出需要预测的列 y = data['涨幅'].values # 取出用于预测的特征列 X = data[['成交量', '涨幅', '开盘涨幅']].values # 将数据集分为训练集和测试集 X_train, X_test, y_train, y_test = train_test_split(X, y, test_size=0.2, random_state=42) # 对特征进行标准化处理 X_mean = np.mean(X_train, axis=0) X_std = np.std(X_train, axis=0) X_train = (X_train - X_mean) / X_std X_test = (X_test - X_mean) / X_std ``` 接下来,我们定义DELM模型的基本结构: ```python class DELM: def __init__(self, input_size, hidden_size, output_size, lr): self.input_size = input_size self.hidden_size = hidden_size self.output_size = output_size self.lr = lr # 初始化权重矩阵 self.W1 = np.random.randn(self.input_size, self.hidden_size) self.b1 = np.zeros((1, self.hidden_size)) self.W2 = np.random.randn(self.hidden_size, self.output_size) self.b2 = np.zeros((1, self.output_size)) def forward(self, x): # 前向传播 self.z1 = np.dot(x, self.W1) + self.b1 self.a1 = np.tanh(self.z1) self.z2 = np.dot(self.a1, self.W2) + self.b2 self.y_hat = self.z2 return self.y_hat def backward(self, x, y, y_hat): # 反向传播 delta3 = y_hat - y dW2 = np.dot(self.a1.T, delta3) db2 = np.sum(delta3, axis=0, keepdims=True) delta2 = np.dot(delta3, self.W2.T) * (1 - np.power(self.a1, 2)) dW1 = np.dot(x.T, delta2) db1 = np.sum(delta2, axis=0) # 更新权重矩阵 self.W2 -= self.lr * dW2 self.b2 -= self.lr * db2 self.W1 -= self.lr * dW1 self.b1 -= self.lr * db1 ``` 然后,我们定义PSO算法的粒子类: ```python class Particle: def __init__(self, input_size, hidden_size, output_size): self.position = np.random.randn(input_size * hidden_size + hidden_size * output_size + hidden_size + output_size) self.velocity = np.random.randn(input_size * hidden_size + hidden_size * output_size + hidden_size + output_size) self.best_position = self.position self.best_error = float('inf') ``` 接着,我们定义PSO算法的主要部分: ```python class PSO: def __init__(self, input_size, hidden_size, output_size, num_particles, max_iterations, c1, c2): self.input_size = input_size self.hidden_size = hidden_size self.output_size = output_size self.num_particles = num_particles self.max_iterations = max_iterations self.c1 = c1 self.c2 = c2 self.particles = [Particle(input_size, hidden_size, output_size) for i in range(num_particles)] self.global_best_position = np.random.randn(input_size * hidden_size + hidden_size * output_size + hidden_size + output_size) self.global_best_error = float('inf') def train(self, X_train, y_train): for i in range(self.max_iterations): for particle in self.particles: # 将粒子的位置转换为权重矩阵 W1 = np.reshape(particle.position[:self.input_size * self.hidden_size], (self.input_size, self.hidden_size)) b1 = np.reshape(particle.position[self.input_size * self.hidden_size:self.input_size * self.hidden_size + self.hidden_size], (1, self.hidden_size)) W2 = np.reshape(particle.position[self.input_size * self.hidden_size + self.hidden_size:self.input_size * self.hidden_size + self.hidden_size + self.hidden_size * self.output_size], (self.hidden_size, self.output_size)) b2 = np.reshape(particle.position[self.input_size * self.hidden_size + self.hidden_size + self.hidden_size * self.output_size:], (1, self.output_size)) # 使用权重矩阵初始化DELM模型 model = DELM(self.input_size, self.hidden_size, self.output_size, 0) # 计算模型在训练集上的均方误差 y_hat = model.forward(X_train) error = mean_squared_error(y_train, y_hat) # 更新粒子的最佳位置和全局最佳位置 if error < particle.best_error: particle.best_position = particle.position particle.best_error = error if error < self.global_best_error: self.global_best_position = particle.position self.global_best_error = error # 计算粒子的新速度和位置 new_velocity = particle.velocity + self.c1 * random.random() * (particle.best_position - particle.position) + self.c2 * random.random() * (self.global_best_position - particle.position) new_position = particle.position + new_velocity # 更新粒子的速度和位置 particle.velocity = new_velocity particle.position = new_position ``` 最后,我们使用PSO算法训练DELM模型并在测试集上进行预测: ```python # 初始化PSO算法 pso = PSO(input_size=3, hidden_size=10, output_size=1, num_particles=30, max_iterations=100, c1=0.5, c2=0.5) # 使用PSO算法训练DELM模型 pso.train(X_train, y_train) # 将最佳位置转换为权重矩阵 W1 = np.reshape(pso.global_best_position[:3 * 10], (3, 10)) b1 = np.reshape(pso.global_best_position[3 * 10:3 * 10 + 10], (1, 10)) W2 = np.reshape(pso.global_best_position[3 * 10 + 10:3 * 10 + 10 + 10], (10, 1)) b2 = np.reshape(pso.global_best_position[3 * 10 + 10 + 10:], (1, 1)) # 使用权重矩阵初始化DELM模型 model = DELM(3, 10, 1, 0) # 在测试集上进行预测 X_test = np.array(X_test) y_test = np.array(y_test) X_test = (X_test - X_mean) / X_std y_hat = model.forward(X_test) # 计算预测结果的均方误差 mse = mean_squared_error(y_test, y_hat) print('均方误差:', mse) ``` 以上就是使用PSO算法训练DELM模型进行预测的Python实现,希望能对您有所帮助!
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