多种智能优化算法优化支持向量机(SVM)的数据回归预测(第四期)

文摘   2024-10-20 09:01   中国  

代码原理

通过多种智能优化算法优化支持向量机(SVM)用于数据回归预测,能够有效改善SVM模型的参数选择,从而提升其性能。以下是相关过程的基本原理和示例说明。

1. 支持向量机简介

支持向量机是一种用于分类和回归分析的监督学习模型,尤其在小样本和高维数据集上表现良好。对于回归任务,常用的是支持向量回归(SVR),它通过找到一个决策边界来进行预测。

关键参数包括:

核函数类型(如线性核、RBF核、多项式核等)

惩罚系数C:控制模型的训练误差和复杂度之间的平衡。

核参数(如RBF核的γ参数):影响数据在高维空间中的映射。

2. 支持向量机的不足


参数敏感性:SVM的性能对核函数和参数选择十分敏感。

计算复杂度:尤其在大型数据集上,计算时间和内存需求较高。

模型选择复杂:选择合适的核函数及其参数是一个挑战。

3. 多种智能优化算法

采用智能优化算法来找到最佳SVM参数,有效提升模型性能。常用的优化算法包括:


鲸鱼优化算法(The Whale Optimization Algorithm ,WOA)
斑马优化算法(Zebra Optimization Algorithm,ZOA)
灰狼优化算法(Grey Wolf Optimizer ,GWO)
蜜獾优化算法(Honey Badger Algorithm,HBA)
改进的AO算法(IAO)
飞蛾扑火优化算法(Moth-flame optimization algorithm,MFO)
海洋掠食者算法(Marine Predators Algorithm,MPA)
北苍鹰优化算法(NGO)
鱼鹰优化算法(Osprey optimization algorithm,OOA)

4. 优化SVM的过程

参数初始化:使用智能优化算法生成初始参数集,以避免随机搜索带来的低效。

参数寻优:在算法迭代过程中,通过不断调整C和核参数,智能算法能够探索更大的参数空间,提高全局搜索能力。

交叉验证:利用交叉验证来评估不同参数配置的性能,选择能使验证误差最低的配置。

加速搜索与收敛:凭借智能优化算法的快速收敛特性,提高参数优化速度。

5. 应用效果

提升预测精度:智能优化算法可以找到更优的参数组合,显著提升SVM的预测精度。
降低计算开销:相比于网格搜索,通过智能优化算法,可以大幅减少计算时间。
增强泛化能力:优化后的参数选择使得SVM在复杂或高噪声数据集上表现更佳。

总结

结合智能优化算法优化支持向量机的核参数和惩罚系数,可以显著提高模型在回归预测任务中的性能表现。通过有效的参数调优,能平衡模型的拟合能力与计算复杂度,从而在实际应用中获得更好的精度和泛化能力。多种优化算法的应用,使得此类优化得到更快的收敛和更优的全局解。

代码效果图

部分代码

%%  1.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
%% 2.导入数据res = xlsread('回归数据集.xlsx');
%% 3.数据分析num_size = 0.7; % 训练集占数据集比例outdim = 1; % 最后一列为输出num_samples = size(res, 1); % 样本个数res = res(randperm(num_samples), :); % 打乱数据集(不希望打乱时,注释该行)num_train_s = round(num_size * num_samples); % 训练集样本个数f_ = size(res, 2) - outdim; % 输入特征维度
%% 4.划分训练集和测试集P_train = res(1: num_train_s, 1: f_)';T_train = res(1: num_train_s, f_ + 1: end)';M = size(P_train, 2);
P_test = res(num_train_s + 1: end, 1: f_)';T_test = res(num_train_s + 1: end, f_ + 1: end)';N = size(P_test, 2);
%% 5.数据归一化[p_train, ps_input] = mapminmax(P_train, 0, 1);p_test = mapminmax('apply', P_test, ps_input);
[t_train, ps_output] = mapminmax(T_train, 0, 1);t_test = mapminmax('apply', T_test, ps_output);
%% 6.数据转置p_train = p_train'; p_test = p_test';t_train = t_train'; t_test = t_test';
%% 创建模型c = 1.0; % 惩罚因子g = 0.8; % 径向基函数参数cmd = [' -t 2',' -c ',num2str(c),' -g ',num2str(g),' -s 3 -p 0.01'];model = svmtrain(t_train, p_train, cmd);
下载链接:https://mbd.pub/o/bread/mbd-Zp2Zmpdv
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MATLAB科研小白
信号处理方向在校博士研究生,目前专研于MATLAB算法及科学绘图等,熟知各种信号分解算法、神经网络时序预测算法、数据拟合算法以及滤波算法。提供一个可以相互学习相互进步的平台
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