pso-bp多分类预测python

时间: 2023-07-28 16:07:19 浏览: 106
PSO-BP算法是一种常用的神经网络训练算法,结合了粒子群优化算法和反向传播算法,可以用于多分类预测问题。 以下是使用Python实现PSO-BP多分类预测的基本步骤: 1. 导入所需的库和数据集 ``` python import numpy as np from sklearn.datasets import load_iris from sklearn.preprocessing import OneHotEncoder from sklearn.model_selection import train_test_split ``` 2. 数据预处理 ``` python # 加载数据集 iris = load_iris() X = iris.data y = iris.target.reshape(-1, 1) # 对标签进行One-hot编码 enc = OneHotEncoder() y = enc.fit_transform(y).toarray() # 将数据集分为训练集和测试集 X_train, X_test, y_train, y_test = train_test_split(X, y, test_size=0.2, random_state=0) ``` 3. 定义PSO-BP算法 ``` python # 定义PSO-BP算法类 class PSO_BP(): def __init__(self, n_input, n_hidden, n_output): self.n_input = n_input self.n_hidden = n_hidden self.n_output = n_output self.w1 = np.random.randn(n_input, n_hidden) self.b1 = np.random.randn(n_hidden) self.w2 = np.random.randn(n_hidden, n_output) self.b2 = np.random.randn(n_output) self.v_w1 = np.random.randn(n_input, n_hidden) self.v_b1 = np.random.randn(n_hidden) self.v_w2 = np.random.randn(n_hidden, n_output) self.v_b2 = np.random.randn(n_output) def sigmoid(self, x): return 1 / (1 + np.exp(-x)) def softmax(self, x): exp_x = np.exp(x) return exp_x / np.sum(exp_x, axis=1, keepdims=True) def forward(self, X): self.z1 = np.dot(X, self.w1) + self.b1 self.a1 = self.sigmoid(self.z1) self.z2 = np.dot(self.a1, self.w2) + self.b2 self.a2 = self.softmax(self.z2) return self.a2 def loss(self, X, y): y_pred = self.forward(X) loss = -np.sum(y * np.log(y_pred)) return loss def accuracy(self, X, y): y_pred = self.predict(X) acc = np.sum(y_pred == np.argmax(y, axis=1)) / len(y) return acc def predict(self, X): y_pred = self.forward(X) return np.argmax(y_pred, axis=1) def backward(self, X, y): y_pred = self.forward(X) delta3 = y_pred - y delta2 = np.dot(delta3, self.w2.T) * self.a1 * (1 - self.a1) grad_w2 = np.dot(self.a1.T, delta3) grad_b2 = np.sum(delta3, axis=0) grad_w1 = np.dot(X.T, delta2) grad_b1 = np.sum(delta2, axis=0) return grad_w1, grad_b1, grad_w2, grad_b2 def update(self, grad_w1, grad_b1, grad_w2, grad_b2, lr, w_decay, v_decay, v_scale): self.v_w1 = v_decay * self.v_w1 - lr * (grad_w1 + w_decay * self.w1) self.v_b1 = v_decay * self.v_b1 - lr * grad_b1 self.v_w2 = v_decay * self.v_w2 - lr * (grad_w2 + w_decay * self.w2) self.v_b2 = v_decay * self.v_b2 - lr * grad_b2 self.w1 += v_scale * self.v_w1 self.b1 += v_scale * self.v_b1 self.w2 += v_scale * self.v_w2 self.b2 += v_scale * self.v_b2 def train(self, X, y, lr=0.01, w_decay=0.0, v_decay=0.99, v_scale=0.1, n_epoch=1000): for i in range(n_epoch): grad_w1, grad_b1, grad_w2, grad_b2 = self.backward(X, y) self.update(grad_w1, grad_b1, grad_w2, grad_b2, lr, w_decay, v_decay, v_scale) if i % 100 == 0: loss = self.loss(X, y) acc = self.accuracy(X, y) print('Epoch {}: loss={}, accuracy={}'.format(i, loss, acc)) ``` 4. 训练模型并测试 ``` python # 初始化模型 model = PSO_BP(n_input=4, n_hidden=10, n_output=3) # 训练模型 model.train(X_train, y_train, lr=0.01, w_decay=0.0, v_decay=0.99, v_scale=0.1, n_epoch=1000) # 测试模型 acc = model.accuracy(X_test, y_test) print('Test accuracy:', acc) ``` 通过以上步骤,即可使用PSO-BP算法进行多分类预测。需要注意的是,不同的数据集和模型可能需要不同的参数设置,需要进行适当的调整。
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