Python实现WOA智能鲸鱼优化算法优化循环神经网络分类模型(LSTM分类算法)项目实战

说明:这是一个机器学习实战项目(附带数据+代码+文档+视频讲解),如需数据+代码+文档+视频讲解可以直接到文章最后获取。

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1.项目背景

鲸鱼优化算法 (whale optimization algorithm,WOA)是 2016 年由澳大利亚格里菲斯大学的Mirjalili 等提出的一种新的群体智能优化算法,其优点在于操作简单,调整的参数少以及跳出局部最优的能力强。

本项目通过WOA鲸鱼优化算法优化循环神经网络分类模型。

2.数据获取

本次建模数据来源于网络(本项目撰写人整理而成),数据项统计如下:

编号 

变量名称

描述

1

x1

2

x2

3

x3

4

x4

5

x5

6

x6

7

x7

8

x8

9

x9

10

x10

11

y

因变量

数据详情如下(部分展示):

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3.数据预处理

3.1 用Pandas工具查看数据

使用Pandas工具的head()方法查看前五行数据:

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关键代码:

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3.2 数据缺失查看

使用Pandas工具的info()方法查看数据信息:

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从上图可以看到,总共有11个变量,数据中无缺失值,共2000条数据。

关键代码:  

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3.3 数据描述性统计

通过Pandas工具的describe()方法来查看数据的平均值、标准差、最小值、分位数、最大值。

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关键代码如下:    

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4.探索性数据分析

4.1 y变量柱状图

用Matplotlib工具的plot()方法绘制柱状图:

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4.2 y=1样本x1变量分布直方图

用Matplotlib工具的hist()方法绘制直方图:

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4.3 相关性分析

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从上图中可以看到,数值越大相关性越强,正值是正相关、负值是负相关。

5.特征工程

5.1 建立特征数据和标签数据

关键代码如下:

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5.2 数据集拆分

通过train_test_split()方法按照80%训练集、20%测试集进行划分,关键代码如下:

5.3 数据样本增维

数据样本增加维度后的数据形状:

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6.构建WOA鲸鱼优化算法优化LSTM分类模型

主要使用WOA鲸鱼优化算法优化LSTM分类算法,用于目标分类。

6.1 WOA鲸鱼优化算法寻找最优的参数值   

最优参数:

6.2 最优参数值构建模型

编号

模型名称

参数

1

LSTM分类模型

units=best_units

2

epochs=best_epochs 

6.3 最优参数模型摘要信息

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6.4 最优参数模型网络结构

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6.5 最优参数模型训练集测试集损失和准确率曲线图

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7.模型评估

7.1 评估指标及结果

评估指标主要包括准确率、查准率、查全率、F1分值等等。

模型名称

指标名称

指标值

测试集

LSTM分类模型

准确率

0.8850

查准率

0.8733

查全率

0.9147

F1分值

0.8935

从上表可以看出,F1分值为0.8935,说明模型效果较好。

关键代码如下:

7.2 分类报告

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从上图可以看出,分类为0的F1分值为0.88;分类为1的F1分值为0.89。

7.3 混淆矩阵

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从上图可以看出,实际为0预测不为0的 有28个样本;实际为1预测不为1的 有18个样本,整体预测准确率良好。  

8.结论与展望

综上所述,本文采用了WOA鲸鱼优化算法寻找循环神经网络LSTM算法的最优参数值来构建分类模型,最终证明了我们提出的模型效果良好。此模型可用于日常产品的预测。

# 本次机器学习项目实战所需的资料,项目资源如下:
 
# 项目说明:

链接:https://pan.baidu.com/s/1VYR0bInSmpAPlRd9-kDQ-w 
提取码:pxi1

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