基于跳蛛优化的BP神经网络(分类应用) - 附代码

基于跳蛛优化的BP神经网络(分类应用) - 附代码

文章目录

摘要:本文主要介绍如何用跳蛛算法优化BP神经网络,利用鸢尾花数据,做一个简单的讲解。

1.鸢尾花iris数据介绍

本案例利用matlab公用的iris鸢尾花数据,作为测试数据,iris数据是特征为4维,类别为3个类别。数据格式如下:

特征1 特征2 特征3 类别
单组iris数据 5.3 2.1 1.2 1

3种类别用1,2,3表示。

2.数据集整理

iris数据总共包含150组数据,将其分为训练集105组,测试集45组。如下表所示:

训练集(组) 测试集(组) 总数据(组)
105 45 150

类别数据处理:原始数据类别用1,2,3表示为了方便神经网络训练,类别1,2,3分别用1,0,0;0,1,0;0,0,1表示。

当进行数据训练对所有输入特征数据均进行归一化处理。

3.跳蛛优化BP神经网络

3.1 BP神经网络参数设置

通常而言,利用智能算法一般优化BP神经网络的初始权值和阈值来改善BP神经网络的性能。本案例基于iris数据,由于iris数据维度不高,采用简单的BP神经网络。神经网络参数如下:


图1.神经网络结构

神经网络参数如下:

matlab 复制代码
%创建神经网络
inputnum = 4;     %inputnum  输入层节点数 4维特征
hiddennum = 10;     %hiddennum  隐含层节点数
outputnum = 3;     %outputnum  隐含层节点数
net = newff( minmax(input) , [hiddennum outputnum] , { 'logsig' 'purelin' } , 'traingdx' ) ;
%设置训练参数
net.trainparam.show = 50 ;
net.trainparam.epochs = 200 ;
net.trainparam.goal = 0.01 ;
net.trainParam.lr = 0.01 ;

3.2 跳蛛算法应用

跳蛛算法原理请参考:https://blog.csdn.net/u011835903/article/details/123832349

跳蛛算法的参数设置为:

matlab 复制代码
popsize = 10;%种群数量
    Max_iteration = 15;%最大迭代次数
lb = -5;%权值阈值下边界
ub = 5;%权值阈值上边界
%  inputnum * hiddennum + hiddennum*outputnum 为阈值的个数
%  hiddennum + outputnum 为权值的个数
dim =  inputnum * hiddennum + hiddennum*outputnum + hiddennum + outputnum ;%  inputnum * hiddennum + hiddennum*outputnum维度

这里需要注意的是,神经网络的阈值数量计算方式如下:

本网络有2层:

第一层的阈值数量为:4*10 = 40; 即inputnum * hiddennum;

第一层的权值数量为:10;即hiddennum;

第二层的阈值数量为:3*10 = 30;即hiddenum * outputnum;

第二层权值数量为:3;即outputnum;

于是可知我们优化的维度为:inputnum * hiddennum + hiddennum*outputnum + hiddennum + outputnum = 83;

适应度函数值设定:

本文设置适应度函数如下:
f i t n e s s = a r g m i n ( T r a i n D a t a E r r o r R a t e + T e s t D a t a E r r o r R a t e ) fitness = argmin(TrainDataErrorRate + TestDataErrorRate) fitness=argmin(TrainDataErrorRate+TestDataErrorRate)

其中TrainDataErrorRate,TestDataErrorRate分别为训练集和测试集的错误分类率。适应度函数表明我们最终想得到的网络是在测试集和训练集上均可以得到较好结果的网络。

4.测试结果:

从跳蛛算法的收敛曲线可以看到,整体误差是不断下降的,说明跳蛛算法起到了优化的作用:


5.Matlab代码

相关推荐
博图光电5 小时前
博图光电鲜奶字符缺陷检测方案
人工智能·视觉检测·制造
IT_陈寒5 小时前
React useEffect里面写异步,我的状态怎么老丢?
前端·人工智能·后端
敲不会代码也学不会英语5 小时前
【AI学习之旅02】AI全景图:一张图看懂AI生态——机器学习/深度学习/大模型关系与术语扫盲
人工智能·学习·机器学习
软件技术新观察5 小时前
2026年月北京AI智能体软件定制开发头部企业综合实力测评报告
人工智能
水龙吟啸5 小时前
华为2026.6.24机考选择题+编程题【速刷敲黑板】
人工智能·深度学习·算法·机器学习·华为
苏州邦恩精密5 小时前
蔡司3D扫描仪怎么选?从企业检测需求看供应商实力
人工智能·机器学习·3d·自动化·制造
cd_949217216 小时前
2026年AI短剧工具选哪款,快速批量生产出片效率高?
人工智能
Eloudy6 小时前
全文 - Evolution Strategies as a Scalable Alternative to Reinforcement Learning
人工智能·算法
cooldream20096 小时前
AI编程系列之1:AI 编程的三种范式——从 Copilot 到 Agent 到 Spec
人工智能·copilot·ai编程·spec
听你说326 小时前
原创专利+渠道生态,燃刻领跑电竞房定制赛道
大数据·人工智能·智能家居