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🔥 内容介绍

在机器学习领域,支持向量机(Support Vector Machines,SVM)是一种常用的分类算法。它通过在特征空间中构建一个最优超平面来实现数据分类。然而,传统的SVM算法在处理大规模数据集时存在一些问题,比如计算复杂度较高、内存消耗大等。为了解决这些问题,研究者们提出了一种基于最小二乘支持向量机(Least Squares Support Vector Machines,LSSVM)的改进算法,即BES-LSSVM。

BES-LSSVM算法是一种基于秃鹰算法(Bald Eagle Strategy)优化的LSSVM算法。秃鹰算法是一种模拟秃鹰捕食行为的优化算法,它通过模拟秃鹰的搜寻和捕食策略来寻找最优解。BES-LSSVM算法通过应用秃鹰算法来优化LSSVM的参数,从而提高分类性能。

BES-LSSVM算法的核心思想是通过优化LSSVM的超参数来提高分类准确性。LSSVM算法的超参数包括正则化参数和核函数参数,它们的选择对于算法的性能至关重要。传统的方法通常是通过交叉验证来选择最优的超参数,但这种方法计算复杂度较高且耗时。BES-LSSVM算法通过应用秃鹰算法来自动选择最优的超参数,从而减少了计算复杂度和时间消耗。

BES-LSSVM算法的具体步骤如下:

  1. 初始化一群秃鹰,并随机生成初始解。
  2. 根据当前解计算适应度值,并选择适应度最高的秃鹰作为当前最优解。
  3. 根据当前最优解更新其他秃鹰的位置,并计算新的适应度值。
  4. 重复步骤2和步骤3,直到达到停止条件(如迭代次数达到设定值)。
  5. 返回最优解作为LSSVM的超参数。

通过BES-LSSVM算法优化后的LSSVM模型在数据分类任务中具有较高的准确性和鲁棒性。与传统的SVM算法相比,BES-LSSVM算法能够更好地处理大规模数据集,并且在计算复杂度和时间消耗上更加高效。因此,BES-LSSVM算法在实际应用中具有广泛的潜力。

总结起来,BES-LSSVM算法是一种基于秃鹰算法优化的最小二乘支持向量机算法,用于实现数据分类任务。它通过优化LSSVM的超参数来提高分类准确性,并且在处理大规模数据集时具有较高的效率。未来,我们可以进一步研究BES-LSSVM算法在其他机器学习任务中的应用,并探索其更多的优化潜力。

📣 部分代码

function [model,Yt] = prelssvm(model,Xt,Yt)
% Preprocessing of the LS-SVM
%
% These functions should only be called by trainlssvm or by
% simlssvm. At first the preprocessing assigns a label to each in-
% and output component (c for continuous, a for categorical or b
% for binary variables). According to this label each dimension is rescaled:
% 
%     * continuous: zero mean and unit variance
%     * categorical: no preprocessing
%     * binary: labels -1 and +1
% 
% Full syntax (only using the object oriented interface):
% 
% >> model   = prelssvm(model)
% >> Xp = prelssvm(model, Xt)
% >> [empty, Yp] = prelssvm(model, [], Yt)
% >> [Xp, Yp] = prelssvm(model, Xt, Yt)
% 
%       Outputs    
%         model : Preprocessed object oriented representation of the LS-SVM model
%         Xp    : Nt x d matrix with the preprocessed inputs of the test data
%         Yp    : Nt x d matrix with the preprocessed outputs of the test data
%       Inputs    
%         model : Object oriented representation of the LS-SVM model
%         Xt    : Nt x d matrix with the inputs of the test data to preprocess
%         Yt    : Nt x d matrix with the outputs of the test data to preprocess
% 
% 
% See also:
%   postlssvm, trainlssvm

% Copyright (c) 2011,  KULeuven-ESAT-SCD, License & help @ http://www.esat.kuleuven.be/sista/lssvmlab

if model.preprocess(1)~='p', % no 'preprocessing
  if nargin>=2, model = Xt;  end 
  return
end


% 
% what to do
% 
if model.preprocess(1)=='p', 
  eval('if model.prestatus(1)==''c'',model.prestatus=''unschemed'';end','model.prestatus=''unschemed'';');
end  


if nargin==1, % only model rescaling    
  %
  % if UNSCHEMED, redefine a rescaling
  %
  if model.prestatus(1)=='u',% 'unschemed'
    ffx =[];
    
    
    for i=1:model.x_dim,
      eval('ffx = [ffx model.pre_xscheme(i)];',...
     'ffx = [ffx signal_type(model.xtrain(:,i),inf)];');
    end
    model.pre_xscheme = ffx;
   
    ff = [];
    for i=1:model.y_dim,
      eval('ff = [ff model.pre_yscheme(i)];',...
     'ff = [ff signal_type(model.ytrain(:,i),model.type)];');
    end
    model.pre_yscheme = ff;
    model.prestatus='schemed';
  end
  
  %
  % execute rescaling as defined if not yet CODED
  %
  if model.prestatus(1)=='s',% 'schemed'  
    model=premodel(model); 
    model.prestatus = 'ok';
  end
  
  %
  % rescaling of the to simulate inputs
  %
elseif model.preprocess(1)=='p'
  if model.prestatus(1)=='o',%'ok' 
    eval('Yt;','Yt=[];');
    [model,Yt] = premodel(model,Xt,Yt);
  else 
    warning('model rescaling inconsistent..redo ''model=prelssvm(model);''..');
  end
end





function [type,ss] = signal_type(signal,type)
%
% determine the type of the signal,
% binary classifier ('b'), categorical classifier ('a'), or continuous
% signal ('c')
%
%
ss = sort(signal);
dif = sum(ss(2:end)~=ss(1:end-1))+1;
% binary
if dif==2,
  type = 'b';

% categorical
elseif dif<sqrt(length(signal)) || type(1)== 'c',
  type='a';

% continu
else
  type ='c';
end
  




%
% effective rescaling
%
function [model,Yt] = premodel(model,Xt,Yt)
%
%
%

if nargin==1,

  for i=1:model.x_dim,
    % CONTINUOUS VARIABLE: 
    if model.pre_xscheme(i)=='c',
      model.pre_xmean(i)=mean(model.xtrain(:,i));
      model.pre_xstd(i) = std(model.xtrain(:,i));
      model.xtrain(:,i) = pre_zmuv(model.xtrain(:,i),model.pre_xmean(i),model.pre_xstd(i));
      % CATEGORICAL VARIBALE: 
    elseif model.pre_xscheme(i)=='a',
      model.pre_xmean(i)= 0;
      model.pre_xstd(i) = 0;
      model.xtrain(:,i) = pre_cat(model.xtrain(:,i),model.pre_xmean(i),model.pre_xstd(i));
      % BINARY VARIBALE: 
    elseif model.pre_xscheme(i)=='b',      
      model.pre_xmean(i) = min(model.xtrain(:,i));
      model.pre_xstd(i) = max(model.xtrain(:,i));
      model.xtrain(:,i) = pre_bin(model.xtrain(:,i),model.pre_xmean(i),model.pre_xstd(i));
    end  
  end
  
  for i=1:model.y_dim,
    % CONTINUOUS VARIABLE: 
    if model.pre_yscheme(i)=='c',
      model.pre_ymean(i)=mean(model.ytrain(:,i),1);
      model.pre_ystd(i) = std(model.ytrain(:,i),1);
      model.ytrain(:,i) = pre_zmuv(model.ytrain(:,i),model.pre_ymean(i),model.pre_ystd(i));
    % CATEGORICAL VARIBALE: 
    elseif model.pre_yscheme(i)=='a',      
      model.pre_ymean(i)=0;
      model.pre_ystd(i) =0;
      model.ytrain(:,i) = pre_cat(model.ytrain(:,i),model.pre_ymean(i),model.pre_ystd(i));
    % BINARY VARIBALE: 
    elseif model.pre_yscheme(i)=='b',      
      model.pre_ymean(i) = min(model.ytrain(:,i));
      model.pre_ystd(i) = max(model.ytrain(:,i));
      model.ytrain(:,i) = pre_bin(model.ytrain(:,i),model.pre_ymean(i),model.pre_ystd(i));
    end  
  end

else %if nargin>1, % testdata Xt, 
  if ~isempty(Xt),
    if size(Xt,2)~=model.x_dim, warning('dimensions of Xt not compatible with dimensions of support vectors...');end
    for i=1:model.x_dim,
      % CONTINUOUS VARIABLE: 
      if model.pre_xscheme(i)=='c',
  Xt(:,i) = pre_zmuv(Xt(:,i),model.pre_xmean(i),model.pre_xstd(i));
      % CATEGORICAL VARIBALE: 
      elseif model.pre_xscheme(i)=='a',
  Xt(:,i) = pre_cat(Xt(:,i),model.pre_xmean(i),model.pre_xstd(i));
      % BINARY VARIBALE: 
      elseif model.pre_xscheme(i)=='b',      
  Xt(:,i) = pre_bin(Xt(:,i),model.pre_xmean(i),model.pre_xstd(i));
      end  
    end
  end
  
  if nargin>2 & ~isempty(Yt),
    if size(Yt,2)~=model.y_dim, warning('dimensions of Yt not compatible with dimensions of training output...');end
    for i=1:model.y_dim,
      % CONTINUOUS VARIABLE: 
      if model.pre_yscheme(i)=='c',
  Yt(:,i) = pre_zmuv(Yt(:,i),model.pre_ymean(i), model.pre_ystd(i));
      % CATEGORICAL VARIBALE: 
      elseif model.pre_yscheme(i)=='a',      
  Yt(:,i) = pre_cat(Yt(:,i),model.pre_ymean(i),model.pre_ystd(i));
      % BINARY VARIBALE: 
      elseif model.pre_yscheme(i)=='b',      
  Yt(:,i) = pre_bin(Yt(:,i),model.pre_ymean(i),model.pre_ystd(i));
      end
    end
  end
  
  % assign output
  model=Xt;
end


function X = pre_zmuv(X,mean,var)
%
% preprocessing a continuous signal; rescaling to zero mean and unit
% variance 
% 'c'
%
X = (X-mean)./var;


function X = pre_cat(X,mean,range)
%
% preprocessing a categorical signal;
% 'a'
%
X=X;


function X = pre_bin(X,min,max)
%
% preprocessing a binary signal;
% 'b'
%
if ~sum(isnan(X)) >= 1 %--> OneVsOne encoding
    n = (X==min);
    p = not(n);
    X=-1.*(n)+p;
end

⛳️ 运行结果

BES-LSSVM分类预测 | 秃鹰搜索优化最小二乘支持向量机分类预测_路径规划

BES-LSSVM分类预测 | 秃鹰搜索优化最小二乘支持向量机分类预测_支持向量机_02

🔗 参考文献

[1] 孙峰超.基于最小二乘支持向量机的非线性预测控制[D].中国石油大学[2023-09-28].DOI:10.7666/d.y1709445.

[2] 杨钊,路超凡,刘安黎.基于PSO-LSSVM算法的表面粗糙度预测模型与应用[J].机床与液压, 2021, 49(6):5.

[3] 刘云,易松.基于双参数最小二乘支持向量机(TPA-LSSVM)的风电时间序列预测模型的优化研究[J].北京化工大学学报:自然科学版, 2019, 46(2):6.DOI:CNKI:SUN:BJHY.0.2019-02-015.

[4] 殷樾.基于粒子群算法最小二乘支持向量机的日前光伏功率预测[J].分布式能源, 2021, 6(2):7.DOI:10.16513/j.2096-2185.DE.2106019.

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1 各类智能优化算法改进及应用

生产调度、经济调度、装配线调度、充电优化、车间调度、发车优化、水库调度、三维装箱、物流选址、货位优化、公交排班优化、充电桩布局优化、车间布局优化、集装箱船配载优化、水泵组合优化、解医疗资源分配优化、设施布局优化、可视域基站和无人机选址优化

2 机器学习和深度学习方面

卷积神经网络(CNN)、LSTM、支持向量机(SVM)、最小二乘支持向量机(LSSVM)、极限学习机(ELM)、核极限学习机(KELM)、BP、RBF、宽度学习、DBN、RF、RBF、DELM、XGBOOST、TCN实现风电预测、光伏预测、电池寿命预测、辐射源识别、交通流预测、负荷预测、股价预测、PM2.5浓度预测、电池健康状态预测、水体光学参数反演、NLOS信号识别、地铁停车精准预测、变压器故障诊断

2.图像处理方面

图像识别、图像分割、图像检测、图像隐藏、图像配准、图像拼接、图像融合、图像增强、图像压缩感知

3 路径规划方面

旅行商问题(TSP)、车辆路径问题(VRP、MVRP、CVRP、VRPTW等)、无人机三维路径规划、无人机协同、无人机编队、机器人路径规划、栅格地图路径规划、多式联运运输问题、车辆协同无人机路径规划、天线线性阵列分布优化、车间布局优化

4 无人机应用方面

无人机路径规划、无人机控制、无人机编队、无人机协同、无人机任务分配、无人机安全通信轨迹在线优化

5 无线传感器定位及布局方面

传感器部署优化、通信协议优化、路由优化、目标定位优化、Dv-Hop定位优化、Leach协议优化、WSN覆盖优化、组播优化、RSSI定位优化

6 信号处理方面

信号识别、信号加密、信号去噪、信号增强、雷达信号处理、信号水印嵌入提取、肌电信号、脑电信号、信号配时优化

7 电力系统方面

微电网优化、无功优化、配电网重构、储能配置

8 元胞自动机方面

交通流 人群疏散 病毒扩散 晶体生长

9 雷达方面

卡尔曼滤波跟踪、航迹关联、航迹融合







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