%% 清空环境变量
warning off % 关闭报警信息
close all % 关闭开启的图窗
clear % 清空变量
clc % 清空命令行
%% 读取数据
res = xlsread('data.xlsx');
%% 分析数据
num_class = length(unique(res(:, end))); % 类别数(Excel最后一列放类别)
num_dim = size(res, 2) - 1; % 特征维度
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)
flag_conusion = 1; % 标志位为1,打开混淆矩阵(要求2018版本及以上)
%% 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 = categorical(T_train)';
t_test = categorical(T_test )';
%% 格式转换
for i = 1 : M
p_train{i, 1} = P_train(:, i);
end
for i = 1 : N
p_test{i, 1} = P_test(:, i);
end
%% 优化算法参数设置
SearchAgents_no = 5; % 种群数量
Max_iteration = 8; % 最大迭代次数
dim = 3; % 优化参数个数
lb = [1e-4, 10, 1e-4]; % 参数取值下界(学习率,隐藏层节点,正则化系数)
ub = [1e-2, 30, 1e-1]; % 参数取值上界(学习率,隐藏层节点,正则化系数)
fitness = @(x)fical(x,p_train,t_train,num_dim);
[Best_score,Best_pos,Convergence_curve]=GA(SearchAgents_no,Max_iteration,lb ,ub,dim,fitness);
%% 记录最佳参数
Best_pos(1, 2) = round(Best_pos(1, 2));
best_lr = Best_pos(1, 1);
best_hd = Best_pos(1, 2);
best_l2 = Best_pos(1, 3);
%% 建立模型
% ---------------------- 修改模型结构时需对应修改fical.m中的模型结构 --------------------------
layers = [
sequenceInputLayer(num_dim) % 输入层
gruLayer(best_hd, 'OutputMode', 'last')% GRU层
reluLayer % Relu激活层
fullyConnectedLayer(num_class) % 全连接层
softmaxLayer % 分类层
classificationLayer];
%% 参数设置
% ---------------------- 修改模型参数时需对应修改fical.m中的模型参数 --------------------------
options = trainingOptions('adam', ... % Adam 梯度下降算法
'MaxEpochs', 500, ... % 最大训练次数 500
'InitialLearnRate', best_lr, ... % 初始学习率 best_lr
'LearnRateSchedule', 'piecewise', ... % 学习率下降
'LearnRateDropFactor', 0.5, ... % 学习率下降因子 0.1
'LearnRateDropPeriod', 400, ... % 经过 400 次训练后 学习率为 best_lr * 0.5
'Shuffle', 'every-epoch', ... % 每次训练打乱数据集
'ValidationPatience', Inf, ... % 关闭验证
'L2Regularization', best_l2, ... % 正则化参数
'Plots', 'training-progress', ... % 画出曲线
'Verbose', false);
%% 训练模型
net = trainNetwork(p_train, t_train, layers, options);
%% 仿真预测
t_sim1 = predict(net, p_train);
t_sim2 = predict(net, p_test );
%% 数据反归一化
T_sim1 = vec2ind(t_sim1');
T_sim2 = vec2ind(t_sim2');
%% 性能评价
error1 = sum((T_sim1 == T_train)) / M * 100 ;
error2 = sum((T_sim2 == T_test )) / N * 100 ;
%% 查看网络结构
analyzeNetwork(net)
%% 数据排序
[T_train, index_1] = sort(T_train);
[T_test , index_2] = sort(T_test );
T_sim1 = T_sim1(index_1);
T_sim2 = T_sim2(index_2);
%% 绘图
figure
plot(1: M, T_train, 'r-*', 1: M, T_sim1, 'b-o', 'LineWidth', 1)
legend('真实值', '预测值')
xlabel('预测样本')
ylabel('预测结果')
string = {'训练集预测结果对比'; ['准确率=' num2str(error1) '%']};
title(string)
xlim([1, M])
grid
figure
plot(1: N, T_test, 'r-*', 1: N, T_sim2, 'b-o', 'LineWidth', 1)
legend('真实值', '预测值')
xlabel('预测样本')
ylabel('预测结果')
string = {'测试集预测结果对比'; ['准确率=' num2str(error2) '%']};
title(string)
xlim([1, N])
grid
%% 混淆矩阵
figure
cm = confusionchart(T_train, T_sim1);
cm.Title = 'Confusion Matrix for Train Data';
cm.ColumnSummary = 'column-normalized';
cm.RowSummary = 'row-normalized';
figure
cm = confusionchart(T_test, T_sim2);
cm.Title = 'Confusion Matrix for Test Data';
cm.ColumnSummary = 'column-normalized';
cm.RowSummary = 'row-normalized';
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Matlab实现GA-GRU遗传算法优化门控循环单元的数据多输入分类预测(完整源码和数据)
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2023-06-25
08:27:03
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Matlab实现GA-GRU遗传算法优化门控循环单元的数据多输入分类预测(完整源码和数据) 多特征输入的二分类及多分类模型。程序内注释详细,直接替换数据就可以用。程序语言为matlab,运行环境Matlab2020及以上,程序可出分类效果图,混淆矩阵图。 优化学习率、隐藏层节点数、正则化系数。
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分类预测:GA-GRU.zip (15个子文件)
GA-GRU分类预测.zip 77KB
GA-GRUNC4.png 32KB
GA-GRUNC5.png 93KB
GA-GRUNC3.png 38KB
GA-GRUNC1.png 34KB
GA-GRUNC2.png 37KB
GA-GRU分类预测
fical.m 1KB
GA.m 2KB
initialization.m 427B
main.m 5KB
Cross.m 1KB
test.m 554B
data.xlsx 73KB
Select2.m 889B
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