用进化算法来优化SVM的参数C和Gamma——利用SCOOP库进行分布式加速计算
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2020-12-21
15:33:08
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用进化算法来优化用进化算法来优化SVM的参数的参数C和和Gamma——利用利用SCOOP库库
进行分布式加速计算进行分布式加速计算
该案例展示了如何利用SCOOP库进行分布式加速计算Geatpy进化算法程序，
本案例和soea_demo6类似，同样是用进化算法来优化SVM的参数C和Gamma，
不同的是，本案例选用更庞大的数据集，使得每次训练SVM模型时耗时更高，从而更适合采用分布式加速计算。
该数据集存放在同目录下的Data_User_Modeling_Dataset_Hamdi Tolga KAHRAMAN.xls中，
有关该数据集的详细描述详见http://archive.ics.uci.edu/ml/datasets/User+Knowledge+Modeling。
在执行本案例前，需要确保正确安装sklearn以及SCOOP，以保证SVM和SCOOP部分的代码能够正常执行。
SCOOP安装方法：控制台执行命令pip install scoop
分布式加速计算注意事项：
1.当aimFunc()函数十分耗时，比如无法矩阵化计算、或者是计算单个个体的目标函数值就需要很长时间时，
适合采用分布式计算，否则贸然采用分布式计算反而会大大降低性能。
2.分布式执行方法：python -m scoop -n 10 main.py 其中10表示把计算任务分发给10个workers。
非分布式执行方法：python main.py
# -*- coding: utf-8 -*-
import numpy as np
import xlrd
import geatpy as ea
from sklearn import svm
from sklearn import preprocessing
from sklearn.model_selection import cross_val_score
from scoop import futures
"""
该案例展示了如何利用SCOOP库进行分布式加速计算Geatpy进化算法程序，
本案例和soea_demo6类似，同样是用进化算法来优化SVM的参数C和Gamma，
不同的是，本案例选用更庞大的数据集，使得每次训练SVM模型时耗时更高，从而更适合采用分布式加速计算。
该数据集存放在同目录下的Data_User_Modeling_Dataset_Hamdi Tolga KAHRAMAN.xls中，
有关该数据集的详细描述详见http://archive.ics.uci.edu/ml/datasets/User+Knowledge+Modeling。
在执行本案例前，需要确保正确安装sklearn以及SCOOP，以保证SVM和SCOOP部分的代码能够正常执行。
SCOOP安装方法：控制台执行命令pip install scoop
分布式加速计算注意事项：
1.当aimFunc()函数十分耗时，比如无法矩阵化计算、或者是计算单个个体的目标函数值就需要很长时间时，
适合采用分布式计算，否则贸然采用分布式计算反而会大大降低性能。
2.分布式执行方法：python -m scoop -n 10 main.py 其中10表示把计算任务分发给10个workers。
非分布式执行方法：python main.py
"""
class MyProblem(ea.Problem): # 继承Problem父类
def __init__(self):
name = 'MyProblem' # 初始化name（函数名称，可以随意设置）
M = 1 # 初始化M（目标维数）
maxormins = [-1] # 初始化maxormins（目标最小最大化标记列表，1：最小化该目标；-1：最大化该目标）
Dim = 2 # 初始化Dim（决策变量维数）
varTypes = [0, 0] # 初始化varTypes（决策变量的类型，元素为0表示对应的变量是连续的；1表示是离散的）
lb = [2**(-8), 2**(-8)] # 决策变量下界
ub = [2**8, 1] # 决策变量上界
lbin = [1] * Dim # 决策变量下边界（0表示不包含该变量的下边界，1表示包含）
ubin = [1] * Dim # 决策变量上边界（0表示不包含该变量的上边界，1表示包含）
# 调用父类构造方法完成实例化
ea.Problem.__init__(self, name, M, maxormins, Dim, varTypes, lb, ub, lbin, ubin)
# 目标函数计算中用到的一些数据
workbook=xlrd.open_workbook("Data_User_Modeling_Dataset_Hamdi Tolga KAHRAMAN.xls") # 打开文件，获取excel文件
的workbook（工作簿）对象
worksheet=workbook.sheet_by_name("Training_Data") # 通过sheet名获得sheet对象
self.data = np.vstack([worksheet.col_values(0)[1:],
worksheet.col_values(1)[1:],
worksheet.col_values(2)[1:],
worksheet.col_values(3)[1:],
worksheet.col_values(4)[1:]]).T # 获取特征数据
self.data = preprocessing.scale(self.data) # 归一化特征数据
self.dataTarget = worksheet.col_values(5)[1:] # 获取标签数据
def aimFunc(self, pop): # 目标函数
Vars = pop.Phen # 得到决策变量矩阵
args = list(zip(list(range(pop.sizes)), [Vars] * pop.sizes, [self.data] * pop.sizes, [self.dataTarget] * pop.sizes))
pop.ObjV = np.array(list(futures.map(subAimFunc, args))) # 调用SCOOP的map函数进行分布式计算，并构造种群所有个体
的目标函数值矩阵ObjV
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