分类预测|基于麻雀优化正则化极限学习机的数据分类预测Matlab程序SSA-RELM 多特征输入多类别输出
分类预测|基于麻雀优化正则化极限学习机的数据分类预测Matlab程序SSA-RELM 多特征输入多类别输出
一、基本原理
SSA-RELM结合了麻雀搜索算法(SSA)和正则化极限学习机(RELM)来优化分类预测任务。以下是详细的流程和原理:
1. 数据准备
- 数据收集与预处理:获取并处理数据,包括清洗、特征选择和标准化。
- 数据划分:将数据分为训练集和测试集,用于模型训练和评估。
2. RELM模型建立
- 定义模型:设置正则化极限学习机(RELM)的基本结构,包含输入层、隐含层和输出层。隐含层的权重和偏置是随机生成的,训练过程中主要优化输出层的权重。
- 正则化设置:使用正则化技术来防止过拟合,确保模型在测试集上的良好性能。
3. SSA优化RELM参数
- 初始化麻雀群体:在参数空间中随机生成多个麻雀的位置,每个位置代表一组RELM的超参数(如正则化参数、隐层神经元数目等)。
- 定义适应度函数:通常使用交叉验证的分类精度或损失函数值作为适应度函数,评估每组参数的性能。
- 麻雀行为模拟:
- 觅食行为:模拟麻雀寻找食物的行为,根据适应度函数更新麻雀的位置。
- 社会行为:模仿麻雀群体中的社会行为,调整个体位置以向更优解靠近。
- 迭代优化:通过多次迭代,麻雀不断调整位置以找到最佳的RELM参数。
4. 模型训练
- 应用优化参数:将通过SSA得到的最佳参数应用到RELM中。
- 训练过程:使用训练集数据训练RELM,优化模型的输出权重以最小化损失函数。
5. 模型评估
- 在测试集上评估:使用优化后的RELM模型对测试集进行分类预测,评估模型的性能指标,如准确率、F1分数、AUC等。
- 性能比较:对比使用SSA优化前后的RELM模型性能,验证优化效果。
6. 结果分析与应用
- 分析预测结果:分析模型预测结果,识别关键特征和预测错误的原因。
- 应用模型:将优化后的模型应用于实际分类任务,进行部署和调整。
原理总结
- SSA(麻雀优化算法):通过模仿麻雀的觅食和社会行为,在参数空间中寻找最优解,以优化模型性能。
- RELM(正则化极限学习机):通过随机化隐层权重和优化输出层权重来实现高效的分类预测,结合正则化技术来提高泛化能力。
- 结合方法:SSA优化RELM的超参数,通过全局搜索能力找到提升RELM性能的最佳参数,从而提高分类预测的准确性和稳定性。
二、实验结果
SSA-RELM分类结果
三、核心代码
%% 导入数据
res = xlsread('数据集.xlsx');
%% 分析数据
num_class = length(unique(res(:, end))); % 类别数(Excel最后一列放类别)
num_res = size(res, 1); % 样本数(每一行,是一个样本)
num_size = 0.7; % 训练集占数据集的比例
res = res(randperm(num_res), :); % 打乱数据集(不打乱数据时,注释该行)
%% 设置变量存储数据
P_train = []; P_test = [];
T_train = []; T_test = [];
%% 划分数据集
for i = 1 : num_class
mid_res = res((res(:, end) == i), :); % 循环取出不同类别的样本
mid_size = size(mid_res, 1); % 得到不同类别样本个数
mid_tiran = round(num_size * mid_size); % 得到该类别的训练样本个数
P_train = [P_train; mid_res(1: mid_tiran, 1: end - 1)]; % 训练集输入
T_train = [T_train; mid_res(1: mid_tiran, end)]; % 训练集输出
P_test = [P_test; mid_res(mid_tiran + 1: end, 1: end - 1)]; % 测试集输入
T_test = [T_test; mid_res(mid_tiran + 1: end, end)]; % 测试集输出
end
%% 数据转置
P_train = P_train'; P_test = P_test';
T_train = T_train'; T_test = T_test';
%% 得到训练集和测试样本个数
M = size(P_train, 2);
N = size(P_test , 2);
%% 数据归一化
[p_train, ps_input] = mapminmax(P_train, 0, 1);
p_test = mapminmax('apply', P_test, ps_input);
t_train = T_train;
t_test = T_test ;
四、代码获取
五、总结
包括但不限于
优化BP神经网络,深度神经网络DNN,极限学习机ELM,鲁棒极限学习机RELM,核极限学习机KELM,混合核极限学习机HKELM,支持向量机SVR,相关向量机RVM,最小二乘回归PLS,最小二乘支持向量机LSSVM,LightGBM,Xgboost,RBF径向基神经网络,概率神经网络PNN,GRNN,Elman,随机森林RF,卷积神经网络CNN,长短期记忆网络LSTM,BiLSTM,GRU,BiGRU,TCN,BiTCN,CNN-LSTM,TCN-LSTM,BiTCN-BiGRU,LSTM–Attention,VMD–LSTM,PCA–BP等等
用于数据的分类,时序,回归预测。
多特征输入,单输出,多输出