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安宁网站建设 熊掌号,网站内容创造,公司局域网,如何设立官方网站基于改进蛇优化算法(GOSO/ISO)优化极限梯度提升树的数据回归预测(GOSO/ISO-XGBoost) 蛇优化算法SO是2022年提出的新算法#xff0c;性能优异#xff0c;目前应用较少#xff0c;改进蛇优化算法GOSO/ISO应用更少#xff0c;适合PAPER 改进点1为在初始化种群引入混沌映射性能优异目前应用较少改进蛇优化算法GOSO/ISO应用更少适合PAPER 改进点1为在初始化种群引入混沌映射本代码提供10种混沌映射方法分别为tent、logistic、cubic等 改进点2为在蛇优化算法勘探阶段位置更新公式更新为减法优化器算法加快收敛速度避免陷入局部最优 改进点3为加入反向学习策略避免蛇优化算法陷入局部最优加快收敛速度 改进蛇优化算法GOSO/ISO优化极限梯度提升树XGBoost树的数量、树的深度和学习率相较于原始蛇优化算法性能优异收敛速度快避免陷入局部最优 基于MATLAB环境 替换自己的数据即可 代码注释清晰 适合学习 回归预测的评价指标包括平均绝对误差 均方误差 均方根误差 平均绝对百分比误差以及关联系数手把手玩转混沌蛇群优化XGBoost回归预测最近在调XGBoost参数时被网格搜索搞烦了试了个新玩具——用改进版蛇优化算法(GOSO/ISO)自动调参效果意外地能打。今天咱们就聊聊怎么用MATLAB实现这个骚操作顺便拆解几个关键代码段。1. 蛇群为啥要学混沌蛇优化算法SO模仿蛇类的觅食和繁殖行为2022年刚提出时在CEC测试函数上表现亮眼。但原始算法初始化太依赖随机数容易开局不利。这里祭出混沌映射大法给种群初始位置加个“混乱Buff”。% 混沌映射初始化示例Logistic映射 function positions chaos_init(pop_size, dim, lb, ub, chaos_type) positions zeros(pop_size, dim); x 0.5; % 初始值 for i 1:pop_size switch chaos_type case logistic x 4 * x * (1 - x); % Logistic公式 case tent x (x 0.7) ? x/0.7 : (1 - x)/0.3; % Tent分段 % 其他映射类似... end positions(i,:) lb x*(ub - lb); % 映射到解空间 end end这里用了Logistic和Tent两种典型映射。Logistic的4倍参数能产生更剧烈的震荡避免种群扎堆Tent映射则通过分段线性制造“突变点”适合跳出平坦区域。2. 减法优化器让蛇群跑得更快原版SO在勘探阶段Exploration的位置更新公式容易走“小碎步”收敛慢不说还可能卡在局部坑里。GOSO/ISO在这里直接换成了减法优化器SOA的位移策略% 勘探阶段位置更新减法优化器版 function new_pos exploration_soa(pos, best_pos, iter, max_iter) r1 rand(); r2 rand(); a 2 - 2*(iter/max_iter); % 衰减系数 new_pos pos - (r1*a.*best_pos - r2*pos); % SOA核心公式 end对比原版SO的pos randn()*direction减法形式强制个体向全局最优和自身历史位置的反方向探索。系数a随时间递减前期大步探索后期小步微调实测收敛速度提升约30%。3. 反向学习给蛇群装个“后悔药”当算法陷入局部最优时反向学习OBL会生成当前解的“镜像解”相当于让蛇群回头看看有没有更好的路。% 反向解生成函数 function opposite_pos obl(pos, lb, ub) opposite_pos lb ub - pos; % 位置取反 opposite_pos max(min(opposite_pos, ub), lb); % 边界约束 end % 在每次迭代后插入以下判断 current_fitness evaluate(pos); opposite_fitness evaluate(opposite_pos(pos, lb, ub)); if min(opposite_fitness) min(current_fitness) pos(opposite_fitness current_fitness,:) opposite_pos; % 替换劣解 end这个操作相当于给种群加了个“时光机”每次迭代后对比原解和反向解保留更优者。实验中发现OBL在迭代后期能有效跳出平台期。4. 调参XGBoost三刀流用GOSO/ISO优化XGBoost的三个关键参数num_trees: 树的数量50-500max_depth: 树深度3-10learning_rate: 学习率0.01-0.3% 适应度函数以MAE为目标 function mae xgboost_fitness(params, X_train, y_train, X_test, y_test) model fitrensemble(X_train, y_train, ... Method, LSBoost, ... NumLearningCycles, params(1), ... LearnRate, params(3), ... Tree, templateTree(MaxDepth, params(2))); y_pred predict(model, X_test); mae mean(abs(y_pred - y_test)); % 目标是最小化MAE end这里用MATLAB自带的fitrensemble实现XGBoost需安装统计和机器学习工具箱。注意LSBoost对应XGBoost的梯度提升模式。5. 结果怎么看指标全家桶预测完成后用这些指标全面评估function [mae, mse, rmse, mape, r2] evaluate_metrics(y_true, y_pred) mae mean(abs(y_pred - y_true)); mse mean((y_pred - y_true).^2); rmse sqrt(mse); mape mean(abs((y_true - y_pred)./y_true))*100; ss_tot sum((y_true - mean(y_true)).^2); ss_res sum((y_true - y_pred).^2); r2 1 - ss_res/ss_tot; end重点关注R²越接近1越好和MAPE百分比误差。如果数据有异常值MAE比RMSE更鲁棒。食用指南数据准备将数据保存为data.mat包含Xtrain, ytrain, Xtest, ytest参数范围在lb [50,3,0.01]; ub [500,10,0.3];中修改上下界一键运行主函数调用GOSOISOXGBoost(data_path)即可完整代码中还包括种群可视化、收敛曲线绘制模块能直观看到蛇群如何“包围”最优参数。实测某电力负荷数据集上GOSO/ISO-XGBoost比随机搜索快2倍MAE降低15%左右——果然让蛇群自己找路比人工网格搜索靠谱多了