用粒子群优化算法对已训练好的多变量高斯过程预测算法进行优化python代码

时间: 2024-01-07 16:04:54 浏览: 22
粒子群优化算法(Particle Swarm Optimization, PSO)是一种基于群体智能的优化算法,常用于求解多维非线性优化问题。下面是使用PSO算法对已训练好的多变量高斯过程预测算法进行优化的Python代码: ```python import numpy as np from scipy.optimize import minimize # 定义多变量高斯过程预测算法 def gp_predict(X_train, y_train, X_test, kernel, noise): n_train = X_train.shape[0] n_test = X_test.shape[0] K_train = kernel(X_train, X_train) K_inv = np.linalg.inv(K_train + noise * np.eye(n_train)) K_star = kernel(X_train, X_test) mean = np.dot(K_star.T, np.dot(K_inv, y_train)) cov = kernel(X_test, X_test) - np.dot(K_star.T, np.dot(K_inv, K_star)) return mean, cov # 定义目标函数 def objective_func(x, X_train, y_train, X_test, kernel, noise): # 将x转换为多变量高斯过程预测算法所需的参数 theta = x[:-1] sigma = x[-1] kernel = lambda X1, X2: sigma**2 * np.exp(-0.5 * np.sum(theta * (X1[:, None] - X2[None, :])**2, axis=2)) # 计算多变量高斯过程预测算法的均方误差 y_pred, _ = gp_predict(X_train, y_train, X_test, kernel, noise) mse = np.mean((y_pred - y_test)**2) return mse # 定义PSO算法 def pso(objective_func, bounds, n_particles, n_iterations, X_train, y_train, X_test, kernel, noise): # 初始化粒子的位置和速度 n_dims = len(bounds) particles_pos = np.random.uniform(bounds[:, 0], bounds[:, 1], size=(n_particles, n_dims)) particles_vel = np.zeros_like(particles_pos) # 记录全局最优解的位置和适应值 global_best_pos = None global_best_val = np.inf # 迭代优化 for i in range(n_iterations): # 计算每个粒子的适应值 particles_val = np.array([objective_func(particles_pos[j], X_train, y_train, X_test, kernel, noise) for j in range(n_particles)]) # 更新全局最优解 idx = np.argmin(particles_val) if particles_val[idx] < global_best_val: global_best_pos = particles_pos[idx] global_best_val = particles_val[idx] # 更新每个粒子的速度和位置 w = 0.729 c1 = 1.49445 c2 = 1.49445 rand1 = np.random.rand(n_particles, n_dims) rand2 = np.random.rand(n_particles, n_dims) particles_vel = w * particles_vel + c1 * rand1 * (particles_best_pos - particles_pos) + c2 * rand2 * (global_best_pos - particles_pos) particles_pos = particles_pos + particles_vel # 将粒子的位置限制在搜索空间内 particles_pos = np.clip(particles_pos, bounds[:, 0], bounds[:, 1]) # 返回全局最优解的位置和适应值 return global_best_pos, global_best_val # 假设已经读入了训练集X_train和y_train,以及测试集X_test和y_test # 定义搜索空间和PSO算法的参数 bounds = np.array([(1e-4, 10)] * X_train.shape[1] + [(1e-6, 1)]) n_particles = 20 n_iterations = 50 # 调用PSO算法进行优化 theta, sigma = pso(objective_func, bounds, n_particles, n_iterations, X_train, y_train, X_test, kernel, noise) # 根据优化结果重新定义多变量高斯过程预测算法 kernel = lambda X1, X2: sigma**2 * np.exp(-0.5 * np.sum(theta * (X1[:, None] - X2[None, :])**2, axis=2)) # 计算优化后的多变量高斯过程预测算法的均方误差 y_pred, _ = gp_predict(X_train, y_train, X_test, kernel, noise) mse = np.mean((y_pred - y_test)**2) print('优化后的均方误差:', mse) ```

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