基于粒子群優化算法優化支持向量機的數據回歸預測 PSO-SVM

一、作品詳細簡介

1.1附件文件夾程序代碼截圖

全部完整源代碼,請在個人首頁置頂文章查看:

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1.2各文件夾說明

1.2.1 main.m主函數文件

該代碼實現了使用PSO優化SVR的參數,并在回歸問題上進行預測和評估的整個流程。以下是對代碼實現步驟的詳細解釋:

1. 數據導入與預處理

  • 功能:從Excel文件數據集.xlsx中讀取數據,存儲到矩陣res中。
  • 說明:數據需包含至少103行8列(7個特征+1個目標變量)。

2. 劃分訓練集和測試集

  • 步驟
    1. 生成1~103的隨機排列 (randperm)
    2. 前80個樣本為訓練集,后23個為測試集
    3. 輸入特征(1-7列)轉置為行向量(每列一個樣本)
    4. 目標變量(第8列)轉置為行向量

3. 數據歸一化

  • 功能:將數據歸一化到[0,1]區間
  • 步驟
    1. 對訓練輸入P_train歸一化,保存參數ps_input
    2. 用相同參數歸一化測試輸入P_test
    3. 對訓練輸出T_train歸一化,保存參數ps_output
    4. 用相同參數歸一化測試輸出T_test

4. 數據轉置

  • 目的:將數據轉為每行一個樣本的格式(適應SVM訓練函數)

5. PSO參數設置

  • 關鍵參數
    • c1=1.5:個體學習因子
    • c2=1.7:社會學習因子
    • maxgen=100:最大迭代次數
    • sizepop=10:粒子群規模
    • popcmin/popcmax=[0.1,100]:SVM參數C的范圍
    • popgmin/popgmax=[0.1,100]:SVM參數g的范圍

6. PSO優化SVM參數

  • 功能:使用粒子群算法(PSO)優化SVM的懲罰參數C和核參數g
  • 輸出
    • bestc:最優的C值
    • bestg:最優的g值
    • bestacc:最優精度

7. 訓練SVM模型

  • 參數說明
    • -t 2:使用RBF核函數
    • -s 3:支持向量回歸(SVR)
    • -p 0.01:設置不敏感損失函數參數ε

8. 模型預測

  • 輸出
    • t_sim1/t_sim2:訓練集/測試集的預測值
    • error_1/error_2:預測誤差指標

9. 數據反歸一化

  • 功能:將預測結果轉換回原始數據量綱

10. 計算誤差指標

  • 指標說明
    • RMSE:衡量預測值與真實值的偏差
    • R2:模型擬合優度(越接近1越好)
    • MAE:絕對誤差的平均值
    • MBE:系統偏差方向(正/負)

11. 結果可視化

  • 可視化內容
    1. 訓練集/測試集預測值與真實值對比曲線
    2. 預測值-真實值散點圖(帶參考對角線)
    3. 所有圖表均標注RMSE值

代碼流程總結

  1. 數據準備:導入→隨機劃分→歸一化
  2. 模型優化:使用PSO算法搜索最優SVM參數
  3. 模型訓練:用最優參數訓練SVR模型
  4. 預測評估:預測→反歸一化→計算多維度誤差指標
  5. 結果展示:預測對比圖 + 散點圖 + 數值指標輸出

該代碼實現了完整的機器學習建模流程,特別通過PSO優化解決了SVR參數選擇難題,適用于中小規模回歸預測問題。

2? main.m主函數文件部分代碼

1.2.2 數據集文件

數據集為Excel數據csv格式文件,可以方便地直接替換為自己的數據運行程序。原始數據文件包含7列特征列數據和1列輸出標簽列數據,一共包含103條樣本數據,具體如圖所示。

二、代碼運行結果展示

該代碼實現了基于粒子群優化支持向量機的回歸預測模型。

首先,從Excel導入數據集并隨機劃分為80個訓練樣本和23個測試樣本,對特征和目標變量進行歸一化處理;

其次,利用粒子群算法(PSO)優化支持向量機(SVM)的懲罰參數C和核參數g,使用最優參數訓練SVM回歸模型;

最后,在訓練集和測試集上進行預測,通過反歸一化得到最終結果,計算RMSE、R2、MAE等評估指標,并繪制預測對比曲線和散點圖進行可視化分析。

三、注意事項:

1.程序運行軟件推薦Matlab 2018B版本及以上;

2.所有程序都經過驗證,保證程序可以運行。此外程序包含簡要注釋,便于理解。

3.如果不會運行,可以幫忙遠程運行原始程序以及講解和其它售后,該服務需另行付費。

4. 代碼包含詳細的文件說明,以及對每個程序文件的功能注釋,說明詳細清楚。

5.Excel數據,可直接修改數據,替換數據后直接運行即可。

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