目录
一、主要内容:
二、运行效果:
三、Adaboost步骤:
四、MPA-BP的优化步骤:
五、本文完整代码+数据下载:
一、主要内容:
本代码结合了海洋捕食者优化(MPA)算法与BP神经网络和Adaboost集成学习技术。首先,通过MPA算法优化BP神经网络的权重和偏置,提高模型的预测精度。然后,通过加权组合多个弱学习器,进一步提升了模型的鲁棒性和泛化能力。
在具体实现过程中,首先对输入数据进行归一化预处理,以确保数据的质量和一致性。然后,利用MPA算法对BP神经网络进行优化,选择合适的超参数,以提高模型的学习能力。接着,采用Adaboost算法对优化后的BP神经网络进行集成,形成最终的回归预测模型。
本代码基于Matalb平台编译
二、运行效果:
输入训练的数据包含7个特征,1个响应值,即通过7个输入值预测1个输出值(多变量回归预测,个数可自行指定)
三、Adaboost步骤:
Adaboost的详细原理可以分为以下几个步骤:
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初始化权重:开始时,将训练数据集中的每个样本赋予相等的权重,即每个样本对应的权重相同。
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训练弱分类器:在每一轮迭代中,选择一个弱分类器(通常是一个简单的决策树或者一个单层神经网络),并用当前样本权重训练它。训练过程中,弱分类器要尽可能减少错误分类样本的数量。
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计算错误率:在每轮迭代中,计算弱分类器在训练数据上的错误率,即被错误分类的样本所占比例。
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更新样本权重:根据弱分类器的错误率,调整样本的权重。被错误分类的样本会被赋予更高的权重,以便在下一轮迭代中更加关注。
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计算分类器权重:计算当前弱分类器的权重,这个权重与其在训练中的表现有关。通常,分类器表现好的会被赋予更高的权重。
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更新整体分类器:将每个弱分类器的加权组合形成一个强分类器。这里采用加权多数投票的方式,权重高的分类器对结果的影响更大。
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迭代:重复步骤2至步骤6,直到达到预设的迭代次数或者达到一定的性能指标。
四、MPA-BP的优化步骤:
海洋捕食者优化(MPA)算法是一种新兴的群体智能优化算法,旨在通过模拟海洋捕食者的捕食行为来优化BP神经网络的参数。以下是MPA-BP优化步骤的详细描述:
1. 初始化参数
设置种群规模:确定海洋捕食者的数量。
初始化位置:随机生成每个捕食者在搜索空间中的初始位置,通常在输入特征的范围内。
设置最大迭代次数:定义算法的终止条件。
2. 定义适应度函数:适应度函数通常为BP神经网络的预测误差,例如均方误差(MSE)。该函数用于评估每个捕食者位置的优劣。
3. BP神经网络结构设计:确定BP神经网络的层数、每层的神经元数量及激活函数。常用的激活函数包括Sigmoid、ReLU等。
4. 捕食者位置更新
在每次迭代中,根据适应度值更新捕食者的位置。更新规则通常基于以下几个方面:
捕食者的移动:根据当前捕食者的位置和适应度,决定向更优位置移动的方向和幅度。
猎物的影响:模拟捕食者对猎物的捕食行为,捕食者会向适应度更高的位置靠近。
5. 评估适应度:对每个捕食者的新位置,使用BP神经网络进行训练,并计算其适应度值。适应度值越低,表示模型性能越好。
6. 选择最优解:在所有捕食者中,选择适应度值最低的捕食者作为当前最优解,并记录其位置。
7. 迭代更新:重复步骤4到步骤6,直到达到最大迭代次数或适应度值收敛。
8. 训练BP神经网络:使用找到的最优参数(权重和偏置)训练BP神经网络,进一步优化模型性能。
9. 模型评估:在测试集上评估优化后的BP神经网络的性能,计算预测误差和其他评估指标(如R²、MAE等)。