基于遗传优化的双BP神经网络金融序列预测算法matlab仿真

本文涉及的产品
实时数仓Hologres,5000CU*H 100GB 3个月
检索分析服务 Elasticsearch 版,2核4GB开发者规格 1个月
实时计算 Flink 版,5000CU*H 3个月
简介: 本项目基于遗传优化的双BP神经网络实现金融序列预测,使用MATLAB2022A进行仿真。算法通过两个初始学习率不同的BP神经网络(e1, e2)协同工作,结合遗传算法优化,提高预测精度。实验展示了三个算法的误差对比结果,验证了该方法的有效性。

1.程序功能描述
基于遗传优化的双BP神经网络金融序列预测算法matlab仿真,采用的双BP神经网络结构如下:

c6d552767681409074e2f9062edf9d23_watermark,size_14,text_QDUxQ1RP5Y2a5a6i,color_FFFFFF,t_100,g_se,x_10,y_10,shadow_20,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk=.png

2.测试软件版本以及运行结果展示
MATLAB2022A版本运行

三个算法的误差对比:
2.jpeg
3.jpeg
4.jpeg

3.核心程序
```LEN = 10;
%样本的划分
for i = 1:length(C)-LEN
Price1(:,i) = C(i:i+LEN-1);
Price2(i) = C(i+LEN);
end

%训练样本
L1 = floor(0.6*length(Price2));
for i = 1:L1
train_data(:,i) = Price1(:,i);
train_aim(i) = Price2(i);
end

%测试样本
L2 = length(Price2) - L1;
for i = 1:L2
test_data(:,i) = Price1(:,i+L1);
test_aim(i) = Price2(i+L1);
end

%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
%如下的是改进BP网络算法
%定义神经网络的各个层的个数
Num_In = LEN;
Num_Hidden = 60;
Num_Out = 1;
%构建BP网络
net = newff(train_data,train_aim,Num_Hidden);

ERR1 = [];
ERR2 = [];
ERR3 = [];
for j = 1:5
j
%通过改进遗传算法优化BP参数
net = func_newGA(net,Num_In,Num_Hidden,Num_Out,train_data,train_aim);
%网络训练
net.trainParam.showWindow = 0;
net = train(net,train_data,train_aim);
outputs = sim(net,test_data);
d1 = test_aim(Maxs-Mins) + Mins;
d2 = outputs
(Maxs-Mins) + Mins;
ERR1 = [ERR1,mean(abs(d1-d2)./d2) ];
ERR2 = [ERR2,mean((abs(d1-d2)./d2).^2) ];
ERR3 = [ERR3,std((abs(d1-d2)./d2).^2) ];
end

figure;
plot(d1,'b');
hold on
plot(d2,'r');
legend('真实股价','预测股价');
xlabel('时间(days)');
ylabel('收盘价格对比');

disp('平均误差:');
mean(ERR1)
disp('平方差:');
mean(ERR2)
disp('均方差:');
mean(ERR3)
save r2.mat d1 d2

```

4.本算法原理
整个BP算法的整体结构如下所示:

0a2bd17cc2859df88bc6ac81aca95481_watermark,size_14,text_QDUxQ1RP5Y2a5a6i,color_FFFFFF,t_100,g_se,x_10,y_10,shadow_20,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk=.png

首先看下传统的遗传算法,遗传算法优化的过程如下所示:

1.选择问题解的一个编码,给出一个有N个染色体的初始群体pop(1),t=1。

2.对群体中的每一个染色体 ,计算它的适应函数值f(xi)。

3.若停止规则满足,则算法停止,否则计算概率P,并以此概率分布,从pop(t)中随机选取N个染色体构成一个新的种群newpop(t)。

4.通过交叉(交叉概率为),得到N个染色体的crosspop(t+1)。

5.以较小的变异概率 ,使得某染色体的一个基因发生变异,形成新的群体mutpop(t+1)。 令t=t+1,pop(t)=mutpop(t),重复第(2)步。

其详细步骤如下:

b2591550cb842b46a137f50466680bcb_watermark,size_14,text_QDUxQ1RP5Y2a5a6i,color_FFFFFF,t_100,g_se,x_10,y_10,shadow_20,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk=.png

  这里,通过设置两个BP神经网络的方法来实现预测功能,一个神经网络的初始学习率设置较大,一个神经网络的初始学习率设置较小,两个神经网络的误差分别为e1,e2,最后得到的结果按如下公式计算:

63d1f4043aef5a8687f40e571549ef28_watermark,size_14,text_QDUxQ1RP5Y2a5a6i,color_FFFFFF,t_100,g_se,x_10,y_10,shadow_20,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk=.png

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