基于天鹰优化的BP神经网络(分类应用) - 附代码

基于天鹰优化的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天鹰算法优化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.天鹰优化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 天鹰算法应用

天鹰算法原理请参考:https://blog.csdn.net/u011835903/article/details/123476675

天鹰算法的参数设置为:

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:

从天鹰算法的收敛曲线可以看到,整体误差是不断下降的,说明天鹰算法起到了优化的作用:



5.Matlab代码

相关推荐
ckjr0072 分钟前
AI时代,知识付费行业如何实现增长?
人工智能
清华kenny6 分钟前
中医生活化智能终端对比:晓得养在合肥周边的服务优势
大数据·人工智能·安徽晓得养
ZKNOW甄知科技8 分钟前
燕千云迭代版本发布:智能Agent深入业务现场
运维·人工智能·低代码·机器学习·自然语言处理·自动化·aigc
蒲公英内测分发16 分钟前
智能手环出海测试,海外合作方分散在不同国家,Android 测试包怎么持续分发和更新?
android·前端·人工智能·测试工具·智能手表
危险、19 分钟前
AI写的计划方案领导不满意?试下我这个反复打磨的计划方案提示词?
人工智能
镜象科技23 分钟前
ACT自助干预适用人群:谁适合、谁不适合、边界在哪
人工智能
集芯微电科技有限公司24 分钟前
集芯微电科技推出5.5V/10A集成功率MOSFET降压DC/DC转换器
人工智能·科技·单片机·嵌入式硬件·神经网络·生成对抗网络
打工仔折腾 AI26 分钟前
Linux 网络编程:从零掌握 TCP Socket 编程与 C++ 实战落地
linux·网络·人工智能·后端·python·tcp/ip·性能优化
科威网络26 分钟前
RAG 系统落地:向量库、文档切片与检索效果优化实践
人工智能·软件需求
QuZhengRong35 分钟前
【News】2026.10.16 – 10.21 AI 科技周报
人工智能·科技·openai·谷歌·新闻