时序预测 | MATLAB实现GWO-GRU灰狼算法优化门控循环单元股价预测

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⛄ 内容介绍

目前,神经网络是股价建模的主要工具之一。而由于一般的循环神经网络在解决股价问题时存在长范围依赖和梯度消失的问题,故本文采用门限循环单元神经网络(GRU)建立模型,其门限结构更少,训练效率更高。为进一步提高神经网络的预测精度,本文使用灰狼优化算法(GWO)来优化GRU的初始参数,并以此建立了GWO-GRU股价模型,,实验结果表明,在动态建模方面GWO-GRU具有更高的预测精度。

⛄ 部分代码

%___________________________________________________________________%

%  Grey Wold Optimizer (GWO) source codes version 1.0               %

%                                                                   %

%  Developed in MATLAB R2011b(7.13)                                 %

%                                                                   %

%  Author and programmer: Seyedali Mirjalili                        %

%                                                                   %

%         e-Mail: ali.mirjalili@gmail.com                           %

%                 seyedali.mirjalili@griffithuni.edu.au             %

%                                                                   %

%       Homepage: http://www.alimirjalili.com                       %

%                                                                   %

%   Main paper: S. Mirjalili, S. M. Mirjalili, A. Lewis             %

%               Grey Wolf Optimizer, Advances in Engineering        %

%               Software , in press,                                %

%               DOI: 10.1016/j.advengsoft.2013.12.007               %

%                                                                   %

%___________________________________________________________________%


% Grey Wolf Optimizer

function [Alpha_score,Alpha_pos,Convergence_curve]=GWO(SearchAgents_no,Max_iter,lb,ub,dim,fobj)


% initialize alpha, beta, and delta_pos

Alpha_pos=zeros(1,dim);

Alpha_score=inf; %change this to -inf for maximization problems


Beta_pos=zeros(1,dim);

Beta_score=inf; %change this to -inf for maximization problems


Delta_pos=zeros(1,dim);

Delta_score=inf; %change this to -inf for maximization problems


%Initialize the positions of search agents

Positions=initialization(SearchAgents_no,dim,ub,lb);


Convergence_curve=zeros(1,Max_iter);


l=0;% Loop counter


% Main loop

while l<Max_iter

   for i=1:size(Positions,1)  

       

      % Return back the search agents that go beyond the boundaries of the search space

       Flag4ub=Positions(i,:)>ub;

       Flag4lb=Positions(i,:)<lb;

       Positions(i,:)=(Positions(i,:).*(~(Flag4ub+Flag4lb)))+ub.*Flag4ub+lb.*Flag4lb;              

       

       % Calculate objective function for each search agent

       fitness=fobj(Positions(i,:));

       

       % Update Alpha, Beta, and Delta

       if fitness<Alpha_score

           Alpha_score=fitness; % Update alpha

           Alpha_pos=Positions(i,:);

       end

       

       if fitness>Alpha_score && fitness<Beta_score

           Beta_score=fitness; % Update beta

           Beta_pos=Positions(i,:);

       end

       

       if fitness>Alpha_score && fitness>Beta_score && fitness<Delta_score

           Delta_score=fitness; % Update delta

           Delta_pos=Positions(i,:);

       end

   end

   

   

   % a decreases linearly fron 2 to 0

    a=sin(((l*pi)/Max_iter)+pi/2)+1;

   % Update the Position of search agents including omegas

   for i=1:size(Positions,1)

       for j=1:size(Positions,2)    

                     

           r1=rand(); % r1 is a random number in [0,1]

           r2=rand(); % r2 is a random number in [0,1]

           

           A1=2*a*r1-a; % Equation (3.3)

           C1=2*r2; % Equation (3.4)

           

           D_alpha=abs(C1*Alpha_pos(j)-Positions(i,j)); % Equation (3.5)-part 1

           X1=Alpha_pos(j)-A1*D_alpha; % Equation (3.6)-part 1

                     

           r1=rand();

           r2=rand();

           

           A2=2*a*r1-a; % Equation (3.3)

           C2=2*r2; % Equation (3.4)

           

           D_beta=abs(C2*Beta_pos(j)-Positions(i,j)); % Equation (3.5)-part 2

           X2=Beta_pos(j)-A2*D_beta; % Equation (3.6)-part 2      

           

           r1=rand();

           r2=rand();

           

           A3=2*a*r1-a; % Equation (3.3)

           C3=2*r2; % Equation (3.4)

           

           D_delta=abs(C3*Delta_pos(j)-Positions(i,j)); % Equation (3.5)-part 3

           X3=Delta_pos(j)-A3*D_delta; % Equation (3.5)-part 3            

           

           Positions(i,j)=(X1+X2+X3)/3;% Equation (3.7)

           

       end

   end

   l=l+1;    

   Convergence_curve(l)=Alpha_score;

end

⛄ 运行结果

⛄ 参考文献

[1]马栋林马司周王伟杰. 基于图卷积网络和门控循环单元的多站点气温预测模型[J]. 计算机应用, 2022, 42(1):287-293.

[2]姜宇航, 王伟, 邹丽芳,等. 基于粒子群-变分模态分解,非线性自回归神经网络与门控循环单元的滑坡位移动态预测模型研究.

⛄ 完整代码

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