蚁群算法实现特征筛选Python代码实现

时间: 2023-11-05 12:03:01 浏览: 83
以下是一个简单的蚁群算法实现特征筛选的Python代码: ```python import numpy as np from sklearn.datasets import load_iris from sklearn.model_selection import train_test_split from sklearn.tree import DecisionTreeClassifier # 载入数据集 iris = load_iris() X = iris.data y = iris.target # 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=42) # 定义蚂蚁类 class Ant(object): def __init__(self, n_features): self.n_features = n_features self.features = np.zeros(n_features, dtype=np.bool) self.fitness = 0.0 # 随机选择一个未选择的特征 def choose_feature(self): available = np.where(~self.features)[0] return np.random.choice(available) # 计算适应度 def evaluate(self, X_train, X_test, y_train, y_test): clf = DecisionTreeClassifier() clf.fit(X_train[:, self.features], y_train) self.fitness = clf.score(X_test[:, self.features], y_test) # 定义蚁群类 class AntColony(object): def __init__(self, n_ants, n_iterations, decay, alpha=1, beta=2): self.n_ants = n_ants self.n_iterations = n_iterations self.decay = decay self.alpha = alpha self.beta = beta self.best_ant = None self.best_fitness = 0.0 # 初始化蚂蚁群 def setup_ants(self, n_features): self.ants = [Ant(n_features) for i in range(self.n_ants)] # 计算特征的信息素值 def calculate_pheromones(self, ant): pheromones = np.zeros(self.n_features) for i in range(self.n_features): if ant.features[i]: continue ant.features[i] = True ant.evaluate(X_train, X_test, y_train, y_test) pheromones[i] = ant.fitness ant.features[i] = False pheromones = np.power(pheromones, self.alpha) return pheromones # 选择下一个特征 def choose_next_feature(self, ant): pheromones = self.calculate_pheromones(ant) heuristic = np.power(1.0 / np.arange(1, self.n_features + 1), self.beta) probabilities = pheromones * heuristic probabilities = probabilities / np.sum(probabilities) return np.random.choice(np.arange(self.n_features), p=probabilities) # 迭代搜索 def search(self): for i in range(self.n_iterations): for ant in self.ants: while not all(ant.features): feature = ant.choose_feature() ant.features[feature] = True ant.evaluate(X_train, X_test, y_train, y_test) if ant.fitness > self.best_fitness: self.best_ant = ant self.best_fitness = ant.fitness ant.features *= 0 self.update_pheromones() # 更新信息素 def update_pheromones(self): for ant in self.ants: pheromones = self.calculate_pheromones(ant) self.pheromones *= self.decay self.pheromones += pheromones # 进行特征选择 def select_features(self): self.pheromones = np.ones(self.n_features) self.pheromones *= 0.5 self.setup_ants(self.n_features) self.search() return self.best_ant.features # 进行特征选择 colony = AntColony(n_ants=10, n_iterations=10, decay=0.5) selected_features = colony.select_features() print(selected_features) ``` 在这个例子中,我们使用蚁群算法来进行特征选择。我们首先定义了一个蚂蚁类和一个蚁群类。蚂蚁类表示一个个体,它包含一个特征向量和一个适应度值。蚂蚁类有两个方法,一个是选择一个未选择的特征,另一个是计算适应度。 蚁群类定义了一个蚁群,包含多个蚂蚁和一个信息素向量。它有五个参数,分别是蚂蚁的数量、迭代次数、信息素的衰减系数、信息素的权重因子和启发式因子。我们首先初始化蚁群,然后进行迭代搜索,每个蚂蚁都会选择未选择的特征,直到所有特征都被选择为止。在每个选择过程中,我们计算特征的信息素值,并根据信息素和启发式因子计算选择的概率。我们使用决策树作为分类器,计算特征的适应度。在搜索结束后,我们更新信息素值并返回选择的特征向量。 在上面的代码中,我们使用鸢尾花数据集作为示例数据集。我们使用决策树作为分类器来计算特征的适应度。在实际应用中,您可以选择其他分类器或评估指标,以适应您的具体问题。

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