粒子群算法优化bp神经网络预测番茄产量python代码案例

时间: 2023-07-05 10:24:01 浏览: 87
以下是使用粒子群算法优化BP神经网络预测番茄产量的Python代码案例: ```python import numpy as np import pandas as pd import matplotlib.pyplot as plt from sklearn.preprocessing import MinMaxScaler from sklearn.metrics import mean_squared_error from pyswarm import pso from sklearn.neural_network import MLPRegressor # 读取数据 data = pd.read_csv('tomato.csv', usecols=[1]) dataset = data.values dataset = dataset.astype('float32') # 数据归一化 scaler = MinMaxScaler(feature_range=(0, 1)) dataset = scaler.fit_transform(dataset) # 划分训练集和测试集 train_size = int(len(dataset) * 0.8) test_size = len(dataset) - train_size train, test = dataset[0:train_size,:], dataset[train_size:len(dataset),:] # 创建输入输出数据 def create_dataset(dataset, look_back=1): dataX, dataY = [], [] for i in range(len(dataset)-look_back-1): a = dataset[i:(i+look_back), 0] dataX.append(a) dataY.append(dataset[i + look_back, 0]) return np.array(dataX), np.array(dataY) look_back = 1 trainX, trainY = create_dataset(train, look_back=look_back) testX, testY = create_dataset(test, look_back=look_back) # 定义目标函数 def objective_function(params): hidden_layer_sizes = (int(params[0]), int(params[1])) learning_rate_init = 10 ** int(params[2]) momentum = params[3] max_iter = int(params[4]) solver = 'lbfgs' # 训练模型 model = MLPRegressor(hidden_layer_sizes=hidden_layer_sizes, learning_rate_init=learning_rate_init, momentum=momentum, max_iter=max_iter, solver=solver) model.fit(trainX, trainY) # 预测 trainPredict = model.predict(trainX) testPredict = model.predict(testX) # 反归一化 trainPredict = scaler.inverse_transform(trainPredict.reshape(-1, 1)) trainY = scaler.inverse_transform(trainY.reshape(-1, 1)) testPredict = scaler.inverse_transform(testPredict.reshape(-1, 1)) testY = scaler.inverse_transform(testY.reshape(-1, 1)) # 计算误差 trainScore = mean_squared_error(trainY, trainPredict) testScore = mean_squared_error(testY, testPredict) return testScore # 定义变量范围 lb = [1, 1, -5, 0, 100] ub = [10, 10, -1, 1, 10000] # 调用粒子群算法求解最优参数 xopt, fopt = pso(objective_function, lb, ub) # 输出最优参数 print('Optimal parameters:') print('hidden_layer_sizes:', (int(xopt[0]), int(xopt[1]))) print('learning_rate_init:', 10 ** int(xopt[2])) print('momentum:', xopt[3]) print('max_iter:', int(xopt[4])) # 使用最优参数重新训练模型并预测 hidden_layer_sizes = (int(xopt[0]), int(xopt[1])) learning_rate_init = 10 ** int(xopt[2]) momentum = xopt[3] max_iter = int(xopt[4]) solver = 'lbfgs' model = MLPRegressor(hidden_layer_sizes=hidden_layer_sizes, learning_rate_init=learning_rate_init, momentum=momentum, max_iter=max_iter, solver=solver) model.fit(trainX, trainY) trainPredict = model.predict(trainX) testPredict = model.predict(testX) # 反归一化 trainPredict = scaler.inverse_transform(trainPredict.reshape(-1, 1)) trainY = scaler.inverse_transform(trainY.reshape(-1, 1)) testPredict = scaler.inverse_transform(testPredict.reshape(-1, 1)) testY = scaler.inverse_transform(testY.reshape(-1, 1)) # 画图 plt.plot(trainY) plt.plot(trainPredict) plt.plot(testY) plt.plot(testPredict) plt.show() ``` 其中,tomato.csv是包含番茄生产数据的CSV文件,共有1列数据。整个流程分为以下几步: 1. 读取数据,并对数据进行归一化处理; 2. 划分训练集和测试集,并创建输入输出数据; 3. 定义目标函数,目标函数中的参数是BP神经网络的参数,使用粒子群算法对该参数进行优化; 4. 使用粒子群算法求解出最优参数,并使用该参数重新训练模型并预测; 5. 反归一化预测结果,并画出预测结果图。

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