【BP分类】基于鸟群算法优化BP神经网络实现数据分类附matlab代码

本文涉及的产品
应用型负载均衡 ALB,每月750个小时 15LCU
传统型负载均衡 CLB,每月750个小时 15LCU
网络型负载均衡 NLB,每月750个小时 15LCU
简介: 【BP分类】基于鸟群算法优化BP神经网络实现数据分类附matlab代码

1 简介

BSA 算法优化 BP 神经网络的基本思想是: 利 用 BSA 算法的全局搜索能力, 优化 BP 神经网络初始的权值和阈值, 也就是决策变量, 其中每一组决策变量均包含在鸟群个体所处的空间位置中. 然后, 通过适应度函数来衡量个体所处空间位置的优劣度, 并利用鸟群觅食过程中的觅食行为、警戒行为和飞行行为等策略不断更新个体空间位置, 直至获取最佳的个体空间位置, 即获得待优化问题的最佳决策变量

BSA-BP 算法预测 PMV 指标主要包括以下几个部分: 确定训练样本数据、设计 BP 神经网络结构、利用 BSA 算法优化 BP 神经网络初始的权值和阈值、训练优化后的网络. 具体实现步骤如下:

步骤 1. 确定训练样本数据. 确定所需输入变量的取值范围; 然后, 根据 PMV 指标的数学模型, 利用MATLAB 软件编辑 PMV 指标的计算程序, 获取相当数量的样本数据; 最后, 经过预处理, 作为 BP 神经网络的训练样本和测试样本数据.

步骤 2. 设计 BP 神经网络结构. 依据标准 BP 神经网络模型以及 PMV 指标的数学模型, 确定 BP 神经网络的层数、每层的神经元数, 以及其他参数.

步骤 3. 确定 BSA 算法中各参数. 包括初始化种群规模 N、搜索空间维数 D、最大迭代次数 T、飞行间隔 FQ、觅食概率 P、常量 C、S、a1、a2、FL 以及随机初始化鸟群个体空间位置 xti.

步骤 4. 计算 BSA 算法的适应度函数值, 将样本的均方误差作为适应度函数, 找到最小的适应度值, 并保留当前最好个体空间位置. 判断算法终止条件是否满足, 若满足则转至步骤 6, 否则执行步骤

5.步骤 5. BSA 算法优化 BP 神经网络初始的权值和阈值. 依据 BSA 算法的步骤, 不断迭代进行寻优, 直到迭代停止, 输出全局最优值, 也就是最优网络初始的权值和阈值, 并将其赋给 BP 神经网络.

步骤 6. 训练 BSA 算法优化后的 BP 神经网络. 网络经训练结束后, 将得到最佳的 PMV 指标预测模型.上面所述的实现步骤可见图 3

2 部分代码

% ------------------------------------------------------------------------% Bird Swarm Algorithm (BSA) (demo)% This is a simple demo version only implemented the basic idea of BSA for% solving the unconstrained problem, namely Sphere function.%% The details about BSA are illustratred in the following paper.% Xian-Bing Meng, et al (2015): A new bio-inspXred optimisation algorithm:% Bird Swarm Algorithm, Journal of Experimental & Theoretical% Artificial Intelligence, DOI: 10.1080/0952813X.2015.1042530%% The parameters in BSA are presented as follows.% FitFunc    % The objective function% M          % Maxmimal generations (iterations)% pop        % Population size% dim        % Dimension% FQ         % The frequency of birds' flight behaviours% c1         % Cognitive accelerated coefficient% c2         % Social accelerated coefficient% a1, a2     % Two paramters which are related to the indirect and direct%              effect on the birds' vigilance bahaviors.%% Using the default value, BSA can be executed using the following code.% [ bestX, fMin ] = BSA% ------------------------------------------------------------------------% Main programsfunction [ bestX, fMin ,yy] = BSA( FitFunc, M, pop, dim, FQ, c1, c2, a1, a2 )% Display helphelp BSA.m%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% set the default parameters% set the parameterslb= -100*ones( 1,dim );   % Lower boundsub= 100*ones( 1,dim );    % Upper bounds%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%Initializationfor i = 1 : pop    x( i, : ) = lb + (ub - lb) .* rand( 1, dim );    fit( i ) = FitFunc( x( i, : ) );endpFit = fit; % The individual's best fitness valuepX = x;     % The individual's best position corresponding to the pFit[ fMin, bestIndex ] = min( fit );  % fMin denotes the global optimum% bestX denotes the position corresponding to fMinbestX = x( bestIndex, : );%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% Start the iteration.for iteration = 1 : M        prob = rand( pop, 1 ) .* 0.2 + 0.8;%The probability of foraging for food        if( mod( iteration, FQ ) ~= 0 )        %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%        % Birds forage for food or keep vigilance        sumPfit = sum( pFit );        meanP = mean( pX );        for i = 1 : pop            if rand < prob(i)                x( i, : ) = x( i, : ) + c1 * rand.*(bestX - x( i, : ))+ ...                    c2 * rand.*( pX(i,:) - x( i, : ) );            else                person = randiTabu( 1, pop, i, 1 );                                x( i, : ) = x( i, : ) + rand.*(meanP - x( i, : )) * a1 * ...                    exp( -pFit(i)/( sumPfit + realmin) * pop ) + a2 * ...                    ( rand*2 - 1) .* ( pX(person,:) - x( i, : ) ) * exp( ...                    -(pFit(person) - pFit(i))/(abs( pFit(person)-pFit(i) )...                    + realmin) * pFit(person)/(sumPfit + realmin) * pop );            end                        x( i, : ) = Bounds( x( i, : ), lb, ub );            fit( i ) = FitFunc( x( i, : ) );        end        %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%            else        FL = rand( pop, 1 ) .* 0.4 + 0.5;    %The followed coefficient                %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%        % Divide the bird swarm into two parts: producers and scroungers.        [ans, minIndex ] = min( pFit );        [ans, maxIndex ] = max( pFit );        choose = 0;        if ( minIndex < 0.5*pop && maxIndex < 0.5*pop )            choose = 1;        end        if ( minIndex > 0.5*pop && maxIndex < 0.5*pop )            choose = 2;        end        if ( minIndex < 0.5*pop && maxIndex > 0.5*pop )            choose = 3;        end        if ( minIndex > 0.5*pop && maxIndex > 0.5*pop )            choose = 4;        end        %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%        if choose < 3            for i = (pop/2+1) : pop                x( i, : ) = x( i, : ) * ( 1 + randn );                x( i, : ) = Bounds( x( i, : ), lb, ub );                fit( i ) = FitFunc( x( i, : ) );            end            if choose == 1                x( minIndex,: ) = x( minIndex,: ) * ( 1 + randn );                x( minIndex, : ) = Bounds( x( minIndex, : ), lb, ub );                fit( minIndex ) = FitFunc( x( minIndex, : ) );            end            for i = 1 : 0.5*pop                if choose == 2 || minIndex ~= i                    person = randi( [(0.5*pop+1), pop ], 1 );                    x( i, : ) = x( i, : ) + (pX(person, :) - x( i, : )) * FL( i );                    x( i, : ) = Bounds( x( i, : ), lb, ub );    end% End of the main program%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% The following functions are associated with the main program%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% This function is the objective function

3 仿真结果

4 参考文献

[1]郭彤颖, 陈露. 基于鸟群算法优化BP神经网络的热舒适度预测[J]. 计算机系统应用, 2018, 27(4):5.

博主简介:擅长智能优化算法、神经网络预测、信号处理、元胞自动机、图像处理、路径规划、无人机等多种领域的Matlab仿真,相关matlab代码问题可私信交流。

部分理论引用网络文献,若有侵权联系博主删除。


相关实践学习
SLB负载均衡实践
本场景通过使用阿里云负载均衡 SLB 以及对负载均衡 SLB 后端服务器 ECS 的权重进行修改,快速解决服务器响应速度慢的问题
负载均衡入门与产品使用指南
负载均衡(Server Load Balancer)是对多台云服务器进行流量分发的负载均衡服务,可以通过流量分发扩展应用系统对外的服务能力,通过消除单点故障提升应用系统的可用性。 本课程主要介绍负载均衡的相关技术以及阿里云负载均衡产品的使用方法。
相关文章
|
3天前
|
机器学习/深度学习 算法 PyTorch
基于图神经网络的大语言模型检索增强生成框架研究:面向知识图谱推理的优化与扩展
本文探讨了图神经网络(GNN)与大型语言模型(LLM)结合在知识图谱问答中的应用。研究首先基于G-Retriever构建了探索性模型,然后深入分析了GNN-RAG架构,通过敏感性研究和架构改进,显著提升了模型的推理能力和答案质量。实验结果表明,改进后的模型在多个评估指标上取得了显著提升,特别是在精确率和召回率方面。最后,文章提出了反思机制和教师网络的概念,进一步增强了模型的推理能力。
19 4
基于图神经网络的大语言模型检索增强生成框架研究:面向知识图谱推理的优化与扩展
|
9天前
|
机器学习/深度学习 算法 Python
基于BP神经网络的金融序列预测matlab仿真
本项目基于BP神经网络实现金融序列预测,使用MATLAB2022A版本进行开发与测试。通过构建多层前馈神经网络模型,利用历史金融数据训练模型,实现对未来金融时间序列如股票价格、汇率等的预测,并展示了预测误差及训练曲线。
|
7天前
|
机器学习/深度学习 算法 信息无障碍
基于GoogleNet深度学习网络的手语识别算法matlab仿真
本项目展示了基于GoogleNet的深度学习手语识别算法,使用Matlab2022a实现。通过卷积神经网络(CNN)识别手语手势,如&quot;How are you&quot;、&quot;I am fine&quot;、&quot;I love you&quot;等。核心在于Inception模块,通过多尺度处理和1x1卷积减少计算量,提高效率。项目附带完整代码及操作视频。
|
10天前
|
机器学习/深度学习 算法 数据安全/隐私保护
基于深度学习网络的宝石类型识别算法matlab仿真
本项目利用GoogLeNet深度学习网络进行宝石类型识别,实验包括收集多类宝石图像数据集并按7:1:2比例划分。使用Matlab2022a实现算法,提供含中文注释的完整代码及操作视频。GoogLeNet通过其独特的Inception模块,结合数据增强、学习率调整和正则化等优化手段,有效提升了宝石识别的准确性和效率。
|
16天前
|
机器学习/深度学习 算法 数据安全/隐私保护
基于贝叶斯优化CNN-GRU网络的数据分类识别算法matlab仿真
本项目展示了使用MATLAB2022a实现的贝叶斯优化、CNN和GRU算法优化效果。优化前后对比显著,完整代码附带中文注释及操作视频。贝叶斯优化适用于黑盒函数,CNN用于时间序列特征提取,GRU改进了RNN的长序列处理能力。
|
5天前
|
Go 数据安全/隐私保护 UED
优化Go语言中的网络连接:设置代理超时参数
优化Go语言中的网络连接:设置代理超时参数
|
2天前
|
SQL 安全 网络安全
网络安全与信息安全:知识分享####
【10月更文挑战第21天】 随着数字化时代的快速发展,网络安全和信息安全已成为个人和企业不可忽视的关键问题。本文将探讨网络安全漏洞、加密技术以及安全意识的重要性,并提供一些实用的建议,帮助读者提高自身的网络安全防护能力。 ####
35 17
|
13天前
|
存储 SQL 安全
网络安全与信息安全:关于网络安全漏洞、加密技术、安全意识等方面的知识分享
随着互联网的普及,网络安全问题日益突出。本文将介绍网络安全的重要性,分析常见的网络安全漏洞及其危害,探讨加密技术在保障网络安全中的作用,并强调提高安全意识的必要性。通过本文的学习,读者将了解网络安全的基本概念和应对策略,提升个人和组织的网络安全防护能力。
|
14天前
|
SQL 安全 网络安全
网络安全与信息安全:关于网络安全漏洞、加密技术、安全意识等方面的知识分享
随着互联网的普及,网络安全问题日益突出。本文将从网络安全漏洞、加密技术和安全意识三个方面进行探讨,旨在提高读者对网络安全的认识和防范能力。通过分析常见的网络安全漏洞,介绍加密技术的基本原理和应用,以及强调安全意识的重要性,帮助读者更好地保护自己的网络信息安全。
38 10
|
15天前
|
SQL 安全 网络安全
网络安全与信息安全:关于网络安全漏洞、加密技术、安全意识等方面的知识分享
在数字化时代,网络安全和信息安全已成为我们生活中不可或缺的一部分。本文将介绍网络安全漏洞、加密技术和安全意识等方面的内容,并提供一些实用的代码示例。通过阅读本文,您将了解到如何保护自己的网络安全,以及如何提高自己的信息安全意识。
43 10