请写出ga-lstm的python代码

时间: 2023-09-17 17:07:51 浏览: 54
GA-LSTM 是一种基于遗传算法的长短期记忆网络,其代码实现相对较为复杂,以下是一个简单的示例: ```python import numpy as np import random from keras.models import Sequential from keras.layers import Dense, LSTM, Bidirectional from keras.callbacks import EarlyStopping from sklearn.metrics import mean_squared_error class GA_LSTM: def __init__(self, population_size, n_bits, n_epochs, n_layers, n_neurons): self.population_size = population_size self.n_bits = n_bits self.n_epochs = n_epochs self.n_layers = n_layers self.n_neurons = n_neurons def create_population(self): population = [] for i in range(self.population_size): network = [] for j in range(self.n_layers): layer = [] for k in range(self.n_neurons): weights = np.random.uniform(low=-1.0, high=1.0, size=self.n_bits) layer.append(weights) network.append(layer) population.append(network) return population def decode_network(self, chromosome): model = Sequential() for i in range(self.n_layers): if i == 0: model.add(Bidirectional(LSTM(units=self.n_neurons, activation='tanh', input_shape=(1, self.n_bits)))) else: model.add(Bidirectional(LSTM(units=self.n_neurons, activation='tanh'))) model.add(Dense(units=self.n_bits, activation='linear')) model.layers[-1].set_weights(np.array(chromosome[i])) model.compile(loss='mean_squared_error', optimizer='adam') return model def fitness_function(self, model, X_train, y_train, X_test, y_test): early_stop = EarlyStopping(monitor='val_loss', patience=5, verbose=1) model.fit(X_train, y_train, epochs=self.n_epochs, validation_data=(X_test, y_test), callbacks=[early_stop]) y_pred = model.predict(X_test) mse = mean_squared_error(y_test, y_pred) return 1 / (1 + mse) def selection(self, population, fitness): total_fitness = sum(fitness) probabilities = [f / total_fitness for f in fitness] selected_indices = np.random.choice(len(population), size=self.population_size, replace=True, p=probabilities) selected_population = [population[i] for i in selected_indices] return selected_population def crossover(self, population): new_population = [] for i in range(self.population_size): parent1 = random.choice(population) parent2 = random.choice(population) child = [] for j in range(self.n_layers): layer = [] for k in range(self.n_neurons): if np.random.uniform() < 0.5: layer.append(parent1[j][k]) else: layer.append(parent2[j][k]) child.append(layer) new_population.append(child) return new_population def mutation(self, population): mutation_rate = 1 / (self.n_layers * self.n_neurons * self.n_bits) for i in range(self.population_size): for j in range(self.n_layers): for k in range(self.n_neurons): for l in range(self.n_bits): if np.random.uniform() < mutation_rate: population[i][j][k][l] = np.random.uniform(low=-1.0, high=1.0) return population def train(self, X_train, y_train, X_test, y_test): population = self.create_population() for i in range(self.n_epochs): fitness = [] for j in range(self.population_size): model = self.decode_network(population[j]) fitness.append(self.fitness_function(model, X_train, y_train, X_test, y_test)) print('Generation', i + 1, '- Best fitness:', max(fitness)) population = self.selection(population, fitness) population = self.crossover(population) population = self.mutation(population) best_individual = population[fitness.index(max(fitness))] best_model = self.decode_network(best_individual) return best_model ``` 上述代码使用 Keras 创建 GA-LSTM 神经网络,并使用遗传算法进行训练。其中,`create_population()` 方法用于创建初始种群,`decode_network()` 方法用于将染色体解码为神经网络并进行编译,`fitness_function()` 方法用于计算染色体的适应度,`selection()` 方法用于进行选择操作,`crossover()` 方法用于进行交叉操作,`mutation()` 方法用于进行变异操作。最后,`train()` 方法用于训练 GA-LSTM 网络,并返回最佳模型。

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