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【实验】粒子群算法的超参数优化

发布时间 2023-06-03 23:29:45作者: cccopy

粒子群算法的超参数优化

粒子群算法概述

粒子群优化算法（Particle Swarm Optimization）是由美国的Kennedy和Eberhart 两位博士提出的一种优化算法。这种算法基于Boid模型。Reynolds通过观察自然界中，鸟类聚集飞行的行为，提出了Boid模型。在 Boid中，每个个体是一个 Boid，它们各自均可感知到周围其他Boid 的位置信息。然后，利用该信息来作为决策自身行动的一个依据。最后结合自身状态（一般为位置、速度、方向等)，更新自身的位置。

粒子群算法的原理

  • 速度更新$$v_{id}{t}+c_1r_1(pbestt_{id}-x_{id}2)+c_2r_2(gbest_dt-x_{id}^t)$$
  • 位置更新$$x_{id}{t+1}=x_{id}t+v_{id}^t$$

粒子群算法

wine数据集代码运行流程

代码在这里

主要是进行一个分类器的超参数优化；

超参数：

  • n_estimators
  • learning_rate
  • algorithm

前置条件：

MAX_Generation = 5
Population = 5
dimension = 3
v_low = [-5,-0.1,-0.5]
v_high = [5,0.1,0.5]
# [n_estimators, learning_rate, algorithm]:
BOUNDS_LOW = [1, 0.01, 0]
BOUNDS_HIGH = [100, 1.00, 1]

为了方便查看一个五个个体的粒子群迭代五次。

虽然可以一次性展示出来，但是我懒得改代码了，应该改成迭代三次的！！！

初始化数据

x

v

最好个体的超参数

对应g_best(global best individual)的适应度：0.9607936507936508

各个体最好超参数

对应上面的p_best(personal best individual)个体适应度

[0.9099999999999999, 0.9606349206349206, 0.943968253968254, 0.9212698412698412, 0.9607936507936508]

第一次迭代

x

v

g_best

fitness: 0.9663492063492063

p_best

fitness:

[0.9663492063492063, 0.9606349206349206, 0.9607936507936508, 0.9495238095238093, 0.9607936507936508]

第二次迭代

x

v

g_best

global best并没有发生改变

p_best

fitness:

[0.9719047619047618, 0.9663492063492063, 0.9607936507936508, 0.9607936507936508, 0.9607936507936508]

第三次迭代

x

v

g_best

fitness:0.9719047619047618

p_best

fitness:

[0.9719047619047618, 0.9663492063492063, 0.9663492063492063, 0.9663492063492063, 0.9663492063492063]

第四次迭代

x

v

g_best

fitness:0.9720634920634922

p_best

[0.9719047619047618, 0.9663492063492063, 0.9663492063492063, 0.9720634920634922, 0.9663492063492063]

第五次迭代

x

g_best

0.9720634920634922

p_best

[0.9719047619047618, 0.9663492063492063, 0.9663492063492063, 0.9720634920634922, 0.9720634920634922]