利用蚁群优化算法实现支持向量机的二类分类问题python代码

时间: 2023-10-07 11:04:20 浏览: 54
以下是利用蚁群优化算法实现支持向量机的二类分类问题的 Python 代码: ```python import numpy as np from sklearn.svm import SVC # 定义蚂蚁类 class Ant(): def __init__(self, w, b, x, y, c, kernel): self.w = w self.b = b self.x = x self.y = y self.c = c self.kernel = kernel self.alpha = np.zeros_like(y) self.fitness = None # 计算适应度函数值 def calculate_fitness(self): clf = SVC(C=self.c, kernel=self.kernel) clf.fit(self.x, self.y) self.alpha = clf.dual_coef_.ravel() self.b = clf.intercept_ self.fitness = 1.0 / clf.score(self.x, self.y) # 更新权重向量 def update_weight(self): delta_w = np.dot(self.alpha * self.y, self.x) self.w = self.w + delta_w # 更新偏置项 def update_bias(self): self.b = self.b + np.mean(self.y - np.dot(self.x, self.w)) # 更新蚂蚁的位置 def update_position(self, rho, q0, pheromone, alpha, beta): n = self.x.shape[0] p = np.zeros(n) for i in range(n): p[i] = pheromone[self.w.dot(self.x[i]) + self.b] p = p ** alpha p = p / np.sum(p) if np.random.rand() < q0: j = np.argmax(p) else: cumsum_p = np.cumsum(p) cumsum_p = cumsum_p / cumsum_p[-1] j = np.searchsorted(cumsum_p, np.random.rand()) self.alpha[j] = self.alpha[j] + rho * (1 - self.fitness) ** beta # 蚂蚁进行一次迭代 def step(self, rho, q0, pheromone, alpha, beta): self.calculate_fitness() self.update_weight() self.update_bias() self.update_position(rho, q0, pheromone, alpha, beta) # 定义蚁群类 class AntColony(): def __init__(self, x, y, c, kernel='linear', alpha=1.0, beta=1.0, rho=0.1, q0=0.8, num_ants=10, num_iterations=100): self.x = x self.y = y self.c = c self.kernel = kernel self.alpha = alpha self.beta = beta self.rho = rho self.q0 = q0 self.num_ants = num_ants self.num_iterations = num_iterations self.pheromone = None self.best_fitness = None self.best_w = None self.best_b = None # 初始化信息素 def init_pheromone(self): self.pheromone = np.ones(2 * self.x.shape[1] + 1) # 运行蚁群算法 def run(self): self.init_pheromone() n = self.x.shape[0] ants = [] for i in range(self.num_ants): w = np.zeros(self.x.shape[1]) b = 0.0 ant = Ant(w, b, self.x, self.y, self.c, self.kernel) ants.append(ant) for i in range(self.num_iterations): for ant in ants: ant.step(self.rho, self.q0, self.pheromone, self.alpha, self.beta) best_ant = min(ants, key=lambda ant:ant.fitness) if self.best_fitness is None or best_ant.fitness < self.best_fitness: self.best_fitness = best_ant.fitness self.best_w = best_ant.w self.best_b = best_ant.b for j in range(2 * self.x.shape[1] + 1): self.pheromone[j] = (1 - self.rho) * self.pheromone[j] + sum([ant.alpha[j] for ant in ants]) return self.best_w, self.best_b ``` 然后,我们可以使用以下代码进行测试: ```python from sklearn.datasets import make_classification from sklearn.model_selection import train_test_split from sklearn.metrics import accuracy_score # 生成二分类数据集 X, y = make_classification(n_samples=1000, n_features=10, n_informative=5, n_redundant=5, random_state=2021) # 划分训练集和测试集 X_train, X_test, y_train, y_test = train_test_split(X, y, test_size=0.3, random_state=2021) # 创建蚁群优化算法支持向量机模型 ac = AntColony(X_train, y_train, 1.0, kernel='linear', num_ants=20, num_iterations=100) w, b = ac.run() # 在测试集上评估模型性能 y_pred = np.sign(np.dot(X_test, w) + b) print('Accuracy:', accuracy_score(y_test, y_pred)) ``` 注意,上述代码中使用了sklearn库中的SVC类来计算适应度函数值,因此需要先安装sklearn库。

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