% -----------------------------------------------------------------------------------------------------------
% Dung Beetle Optimizer: (DBO) (demo)
% Programmed by Jian-kai Xue
% Updated 28 Nov. 2022.
%
% This is a simple demo version only implemented the basic
% idea of the DBO for solving the unconstrained problem.
% The details about DBO are illustratred in the following paper.
% (To cite this article):
% Jiankai Xue & Bo Shen (2022) Dung beetle optimizer: a new meta-heuristic
% algorithm for global optimization. The Journal of Supercomputing, DOI:
% 10.1007/s11227-022-04959-6
%%%%%%%%%%%
%% QQ此│439115722
%%%%%%%%%%%
function [fMin , bestX, Convergence_curve ] = DBO(pop, M,c,d,dim,data )
P_percent = 0.2; % The population size of producers accounts for "P_percent" percent of the total population size
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
pNum = round( pop * P_percent ); % The population size of the producers
lb= c.*ones( 1,dim ); % Lower limit/bounds/ a vector
ub= d.*ones( 1,dim ); % Upper limit/bounds/ a vector
%Initialization
for i = 1 : pop
x( i, : ) = lb + (ub - lb) .* rand( 1, dim );
fit( i ) = fobj( x( i, : ),data) ;
end
pFit = fit;
pX = x;
XX=pX;
[ fMin, bestI ] = min( fit ); % fMin denotes the global optimum fitness value
bestX = x( bestI, : ); % bestX denotes the global optimum position corresponding to fMin
% Start updating the solutions.
for t = 1 : M
[fmax,B]=max(fit);
worse= x(B,:);
r2=rand(1);
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
for i = 1 : pNum
if(r2<0.9)
r1=rand(1);
a=rand(1,1);
if (a>0.1)
a=1;
else
a=-1;
end
x( i , : ) = pX( i , :)+0.3*abs(pX(i , : )-worse)+a*0.1*(XX( i , :)); % Equation (1)
else
aaa= randperm(180,1);
if ( aaa==0 ||aaa==90 ||aaa==180 )
x( i , : ) = pX( i , :);
end
theta= aaa*pi/180;
x( i , : ) = pX( i , :)+tan(theta).*abs(pX(i , : )-XX( i , :)); % Equation (2)
end
x( i , : ) = Bounds( x(i , : ), lb, ub );
fit( i ) = fobj( x( i, : ),data) ;
end
[ fMMin, bestII ] = min( fit ); % fMin denotes the current optimum fitness value
bestXX = x( bestII, : ); % bestXX denotes the current optimum position
R=1-t/M; %
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
Xnew1 = bestXX.*(1-R);
Xnew2 =bestXX.*(1+R); %%% Equation (3)
Xnew1= Bounds( Xnew1, lb, ub );
Xnew2 = Bounds( Xnew2, lb, ub );
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
Xnew11 = bestX.*(1-R);
Xnew22 =bestX.*(1+R); %%% Equation (5)
Xnew11= Bounds( Xnew11, lb, ub );
Xnew22 = Bounds( Xnew22, lb, ub );
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
for i = ( pNum + 1 ) :12 % Equation (4)
x( i, : )=bestXX+((rand(1,dim)).*(pX( i , : )-Xnew1)+(rand(1,dim)).*(pX( i , : )-Xnew2));
x(i, : ) = Bounds( x(i, : ), Xnew1, Xnew2 );
fit( i ) = fobj( x( i, : ),data) ;
end
for i = 13: 19 % Equation (6)
x( i, : )=pX( i , : )+((randn(1)).*(pX( i , : )-Xnew11)+((rand(1,dim)).*(pX( i , : )-Xnew22)));
x(i, : ) = Bounds( x(i, : ),lb, ub);
fit( i ) = fobj( x( i, : ),data) ;
end
for j = 20 : pop % Equation (7)
x( j,: )=bestX+randn(1,dim).*((abs(( pX(j,: )-bestXX)))+(abs(( pX(j,: )-bestX))))./2;
x(j, : ) = Bounds( x(j, : ), lb, ub );
fit( j ) = fobj( x( j, : ),data) ;
end
% Update the individual's best fitness vlaue and the global best fitness value
XX=pX;
for i = 1 : pop
if ( fit( i ) < pFit( i ) )
pFit( i ) = fit( i );
pX( i, : ) = x( i, : );
end
if( pFit( i ) < fMin )
% fMin= pFit( i );
fMin= pFit( i );
bestX = pX( i, : );
% a(i)=fMin;
end
end
Convergence_curve(t)=fMin;
end
% Application of simple limits/bounds
function s = Bounds( s, Lb, Ub)
% Apply the lower bound vector
temp = s;
I = temp < Lb;
temp(I) = Lb(I);
% Apply the upper bound vector
J = temp > Ub;
temp(J) = Ub(J);
% Update this new move
s = temp;
function S = Boundss( SS, LLb, UUb)
% Apply the lower bound vector
temp = SS;
I = temp < LLb;
temp(I) = LLb(I);
% Apply the upper bound vector
J = temp > UUb;
temp(J) = UUb(J);
% Update this new move
S = temp;
%---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
蜣螂优化算法(DBO)优化支持向量机(SVM)
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更新于2023-02-14
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蜣螂优化算法(DBO)优化支持向量机(SVM)是一种结合了自然生物行为与机器学习理论的先进技术,广泛应用于数据分类和预测任务。本文将深入探讨这两种技术的结合及其优势,以及如何在MATLAB环境中实现它们。
我们要理解支持向量机(SVM)。SVM是一种监督学习模型,它的核心思想是找到一个最优超平面,以最大化两类样本之间的间隔。在多维空间中,这个超平面可以用来区分不同的类别。SVM通过构建非线性映射,能处理复杂的非线性关系,从而在许多领域如文本分类、图像识别等表现出色。然而,当面对高维度或大量训练样本时,SVM的参数优化问题变得尤为困难,这正是引入蜣螂优化算法(DBO)的原因。
蜣螂优化算法(DBO)是受到自然界蜣螂寻觅食物行为启发的全局优化算法。蜣螂在寻找食物时,会在环境中随机移动并根据嗅觉信息调整方向,这种行为可以模拟为优化问题中的搜索策略。在SVM中,DBO用于寻找最佳的超参数,如核函数类型、核参数、软间隔参数C等,以提升模型的泛化能力和预测性能。DBO的优势在于其探索与开发的平衡机制,能够在全局搜索中避免陷入局部最优。
在MATLAB环境中实现DBO优化SVM的过程通常包括以下步骤:
1. 数据预处理:清洗数据,处理缺失值,进行归一化或标准化,以便于模型训练。
2. 初始化DBO参数:设置蜣螂数量、迭代次数、搜索范围等关键参数。
3. 构建SVM模型:选择合适的核函数,如线性、多项式、高斯(RBF)等,然后用DBO优化这些参数。
4. 运行DBO算法:每个蜣螂代表一组SVM参数,算法会评估每组参数下的模型性能,如准确率、召回率、F1分数等。
5. 更新策略:依据优化目标(如最大化准确率或最小化误差)更新蜣螂的位置,模拟蜣螂在环境中的移动。
6. 终止条件检查:如果达到预设的迭代次数或满足其他停止条件,结束算法,选取最优参数组合。
7. 训练SVM模型:用最优参数训练最终的SVM模型。
8. 验证与测试:在验证集和测试集上评估模型性能,确保其泛化能力。
通过这种优化方法,DBO-SVM不仅提高了模型的训练效率,还能在解决复杂分类问题时获得更好的性能。由于DBO算法的随机性和全局搜索特性,它对初始参数的敏感度较低,适合处理大规模数据和高维度问题。同时,提供的MATLAB代码示例可以为研究者提供直接操作和理解DBO优化SVM的实践基础,便于进一步的研究和论文撰写。
DBO优化的SVM是一种强大而灵活的工具,尤其适用于需要高效优化大量参数的场景。在MATLAB环境中,研究人员和工程师可以利用提供的代码快速实验和改进这一方法,以解决实际的分类和预测挑战。

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