遗传算法优化-降维.rar资源-CSDN文库

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需积分: 5 157 浏览量 2024-03-31 21:09:48 上传评论收藏 88KB RAR 举报

遗传算法（Genetic Algorithm, 简称GA）是一种基于生物进化原理的全局优化方法，由John Henry Holland在20世纪60年代提出。在解决复杂优化问题时，遗传算法模拟了自然选择、遗传和突变等过程，通过迭代搜索找到问题的近似最优解。在"遗传算法优化-降维"的主题中，我们主要探讨如何运用遗传算法来处理高维数据的降维问题。降维是机器学习和数据分析中的一个重要步骤，它旨在减少数据的复杂性，提高计算效率，同时保持数据的主要特征。常见的降维技术包括主成分分析（PCA）、线性判别分析（LDA）、多维尺度分析（MDS）以及非线性的如奇异值分解（SVD）和核主成分分析（KPCA）等。然而，这些传统的降维方法可能无法处理某些特定的复杂情况，如非线性结构、局部最优和多模态问题，这时遗传算法的优势就显现出来。遗传算法优化降维的过程通常包括以下步骤： 1. 初始化种群：随机生成一组解决方案，每个解决方案代表一个潜在的降维映射。例如，可以将每个个体表示为一组权重系数，用于构建非线性映射函数。 2. 适应度评价：根据预定义的目标函数（如保留原始数据的方差、保持类别的可区分性等）评估每个个体的适应度。高适应度的个体代表更好的降维结果。 3. 选择操作：按照适应度比例进行选择，好的个体有更高的概率被保留到下一代。这模拟了自然选择中的优胜劣汰。 4. 遗传操作：通过交叉（Crossover）和变异（Mutation）操作生成新的个体。交叉是将两个优秀个体的部分特征组合，变异则是在个体的某些特征上引入随机变化，以保持种群的多样性，避免早熟现象。 5. 终止条件：当达到预设的迭代次数或适应度阈值时，结束算法，输出当前最佳个体作为降维后的映射。在实际应用中，遗传算法优化降维可以用于各种领域，如模式识别、图像处理、数据挖掘等。其优点在于能够处理非线性和复杂问题，同时通过全局搜索避免陷入局部最优。但需要注意的是，遗传算法可能会因为大量的计算而变得效率较低，因此在设计过程中需要权衡计算复杂性和解决方案的质量。通过"遗传算法优化"这个压缩包文件，我们可以深入学习如何构建和调整遗传算法的参数，以及如何将其应用于实际的降维任务中。通过实践和理论相结合，我们可以更好地理解遗传算法在降维问题上的优势和局限，进一步提升数据处理和分析的能力。

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遗传算法优化

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data.mat 84KB

%% 遗传算法的优化计算——输入自变量降维 % % <html> % <table border="0" width="600px" id="table1"> <tr> <td>该案例作者申明：</td> </tr> <tr> <td>1：本人长期驻扎在此<a target="_blank" href="http://www.ilovematlab.cn/forum-158-1.html">板块</a>里，对<a target="_blank" href="http://www.ilovematlab.cn/thread-49221-1-1.html">该案例</a>提问，做到有问必答。</td></tr><tr> <td>2：此案例有配套的教学视频，配套的完整可运行Matlab程序。</td> </tr> <tr> <td> 3：以下内容为该案例的部分内容（约占该案例完整内容的1/10）。</td> </tr> <tr> <td> 4：此案例为原创案例，转载请注明出处（<a target="_blank" href="http://www.ilovematlab.cn/">Matlab中文论坛</a>，<a target="_blank" href="http://www.ilovematlab.cn/forum-158-1.html">《Matlab神经网络30个案例分析》</a>）。</td> </tr> <tr> <td> 5：若此案例碰巧与您的研究有关联，我们欢迎您提意见，要求等，我们考虑后可以加在案例里。</td> </tr> <tr> <td> 6：您看到的以下内容为初稿，书籍的实际内容可能有少许出入，以书籍实际发行内容为准。</td> </tr><tr> <td> 7：此书其他常见问题、预定方式等，<a target="_blank" href="http://www.ilovematlab.cn/thread-47939-1-1.html">请点击这里</a>。</td> </tr></table> % </html> % web browser http://www.ilovematlab.cn/thread-61926-1-1.html %% 清空环境变量 clear all clc warning off %% 声明全局变量 global P_train T_train P_test T_test mint maxt S s1 S=30; s1=50; %% 导入数据 load data.mat a=randperm(569); Train=data(a(1:500),:); Test=data(a(501:end),:); % 训练数据 P_train=Train(:,3:end)'; T_train=Train(:,2)'; % 测试数据 P_test=Test(:,3:end)'; T_test=Test(:,2)'; % 显示实验条件 total_B=length(find(data(:,2)==1)); total_M=length(find(data(:,2)==2)); count_B=length(find(T_train==1)); count_M=length(find(T_train==2)); number_B=length(find(T_test==1)); number_M=length(find(T_test==2)); disp('实验条件为：'); disp(['病例总数：' num2str(569)... ' 良性：' num2str(total_B)... ' 恶性：' num2str(total_M)]); disp(['训练集病例总数：' num2str(500)... ' 良性：' num2str(count_B)... ' 恶性：' num2str(count_M)]); disp(['测试集病例总数：' num2str(69)... ' 良性：' num2str(number_B)... ' 恶性：' num2str(number_M)]); %% 数据归一化 [P_train,minp,maxp,T_train,mint,maxt]=premnmx(P_train,T_train); P_test=tramnmx(P_test,minp,maxp); %% 创建单BP网络 t=cputime; net_bp=newff(minmax(P_train),[s1,1],{'tansig','purelin'},'trainlm'); % 设置训练参数 net_bp.trainParam.epochs=1000; net_bp.trainParam.show=10; net_bp.trainParam.goal=0.1; net_bp.trainParam.lr=0.1; net_bp.trainParam.showwindow=0; %% 训练单BP网络 net_bp=train(net_bp,P_train,T_train); %% 仿真测试单BP网络 tn_bp_sim=sim(net_bp,P_test); % 反归一化 T_bp_sim=postmnmx(tn_bp_sim,mint,maxt); e=cputime-t; T_bp_sim(T_bp_sim>1.5)=2; T_bp_sim(T_bp_sim<1.5)=1; result_bp=[T_bp_sim' T_test']; %% 结果显示（单BP网络） number_B_sim=length(find(T_bp_sim==1 & T_test==1)); number_M_sim=length(find(T_bp_sim==2 &T_test==2)); disp('(1)BP网络的测试结果为：'); disp(['良性乳腺肿瘤确诊：' num2str(number_B_sim)... ' 误诊：' num2str(number_B-number_B_sim)... ' 确诊率p1=' num2str(number_B_sim/number_B*100) '%']); disp(['恶性乳腺肿瘤确诊：' num2str(number_M_sim)... ' 误诊：' num2str(number_M-number_M_sim)... ' 确诊率p2=' num2str(number_M_sim/number_M*100) '%']); disp(['建模时间为：' num2str(e) 's'] ); %% 遗传算法优化 popu=20; bounds=ones(S,1)*[0,1]; % 产生初始种群 % initPop=crtbp(popu,S); initPop=randint(popu,S,[0 1]); % 计算初始种群适应度 initFit=zeros(popu,1); for i=1:size(initPop,1) initFit(i)=de_code(initPop(i,:)); end initPop=[initPop initFit]; gen=100; % 优化计算 [X,EndPop,BPop,Trace]=ga(bounds,'fitness',[],initPop,[1e-6 1 0],'maxGenTerm',... gen,'normGeomSelect',0.09,'simpleXover',2,'boundaryMutation',[2 gen 3]); [m,n]=find(X==1); disp(['优化筛选后的输入自变量编号为:' num2str(n)]); % 绘制适应度函数进化曲线 figure plot(Trace(:,1),Trace(:,3),'r:') hold on plot(Trace(:,1),Trace(:,2),'b') xlabel('进化代数') ylabel('适应度函数') title('适应度函数进化曲线') legend('平均适应度函数','最佳适应度函数') xlim([1 gen]) %% 新训练集/测试集数据提取 p_train=zeros(size(n,2),size(T_train,2)); p_test=zeros(size(n,2),size(T_test,2)); for i=1:length(n) p_train(i,:)=P_train(n(i),:); p_test(i,:)=P_test(n(i),:); end t_train=T_train; %% 创建优化BP网络 t=cputime; net_ga=newff(minmax(p_train),[s1,1],{'tansig','purelin'},'trainlm'); % 训练参数设置 net_ga.trainParam.epochs=1000; net_ga.trainParam.show=10; net_ga.trainParam.goal=0.1; net_ga.trainParam.lr=0.1; net_ga.trainParam.showwindow=0; %% 训练优化BP网络 net_ga=train(net_ga,p_train,t_train); %% 仿真测试优化BP网络 tn_ga_sim=sim(net_ga,p_test); % 反归一化 T_ga_sim=postmnmx(tn_ga_sim,mint,maxt); e=cputime-t; T_ga_sim(T_ga_sim>1.5)=2; T_ga_sim(T_ga_sim<1.5)=1; result_ga=[T_ga_sim' T_test']; %% 结果显示（优化BP网络） number_b_sim=length(find(T_ga_sim==1 & T_test==1)); number_m_sim=length(find(T_ga_sim==2 &T_test==2)); disp('(2)优化BP网络的测试结果为：'); disp(['良性乳腺肿瘤确诊：' num2str(number_b_sim)... ' 误诊：' num2str(number_B-number_b_sim)... ' 确诊率p1=' num2str(number_b_sim/number_B*100) '%']); disp(['恶性乳腺肿瘤确诊：' num2str(number_m_sim)... ' 误诊：' num2str(number_M-number_m_sim)... ' 确诊率p2=' num2str(number_m_sim/number_M*100) '%']); disp(['建模时间为：' num2str(e) 's'] ); web browser http://www.ilovematlab.cn/thread-61926-1-1.html %% % % <html> % <table align="center" > <tr> <td align="center">版权所有：<a % href="http://www.ilovematlab.cn/">Matlab中文论坛</a>   <script % src="http://s3.cnzz.com/stat.php?id=971931&web_id=971931&show=pic" language="JavaScript" ></script> </td> </tr></table> % </html> %

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