Levy飞行python levy飞行测量与nsgs结合_ISSA融合反向学习

Levy飞行python levy飞行测量与nsgs结合_改进麻雀优化算法_02



1.项目背景

改进的麻雀搜索优化算法针对麻雀搜索算法(SSA)在求解目标函数最优解时,种群多样性不丰富,易陷于局部最优和多维函数求解精度差等问题,提出改进的麻雀搜索算法(ISSA)。首先,利用反向学习策略初始化种群,增加种群多样性;然后,对步长因子进行动态调整,提高算法的求解精度;最后,对侦查预警的麻雀位置更新公式引入 Levy 飞行,提高算法寻优能力和跳出局部极值的能力。

本项目通过ISSA改进的麻雀搜索算法优化支持向量机分类模型。

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:

Levy飞行python levy飞行测量与nsgs结合_ISSA融合反向学习_03

数据详情如下(部分展示):

Levy飞行python levy飞行测量与nsgs结合_ISSA融合反向学习_04

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:

Levy飞行python levy飞行测量与nsgs结合_支持向量机分类模型_05

 关键代码:

Levy飞行python levy飞行测量与nsgs结合_支持向量机分类模型_06

3.2数据缺失查看

使用Pandas工具的info()方法查看数据信息:

Levy飞行python levy飞行测量与nsgs结合_支持向量机分类模型_07

从上图可以看到,总共有10个变量,数据中无缺失值,共1000条数据。

关键代码:

Levy飞行python levy飞行测量与nsgs结合_Levy飞行python_08

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。

Levy飞行python levy飞行测量与nsgs结合_ISSA融合反向学习_09

关键代码如下:

Levy飞行python levy飞行测量与nsgs结合_支持向量机分类模型_10

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:

Levy飞行python levy飞行测量与nsgs结合_Levy飞行策略_11

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:

Levy飞行python levy飞行测量与nsgs结合_ISSA融合反向学习_12

4.3 相关性分析

Levy飞行python levy飞行测量与nsgs结合_ISSA融合反向学习_13

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:

Levy飞行python levy飞行测量与nsgs结合_改进麻雀优化算法_14

5.2 数据集拆分

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

Levy飞行python levy飞行测量与nsgs结合_Levy飞行策略_15

6.构建ISSA改进的麻雀搜索算法优化支持向量机分类模型

主要使用ISSA改进的麻雀搜索算法优化SVC算法,用于目标分类。


6.1 支持向量机构建模型

Levy飞行python levy飞行测量与nsgs结合_Levy飞行python_16

 通过上表可以看到,未使用麻雀优化算法模型的F1分值为0.8677。


6.2 ISSA改进的麻雀搜索算法寻找最优参数值

关键代码:

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 每次迭代的过程数据和最优值:

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6.3 最优参数构建模型

这里通过最优参数构建支持向量机分类模型。

Levy飞行python levy飞行测量与nsgs结合_改进麻雀优化算法_19


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。

Levy飞行python levy飞行测量与nsgs结合_Levy飞行python_20

 从上表可以看出,F1分值为0.8709,比未使用的支持向量机模型的F1分为高一些,说明改进的麻雀搜索算法优化的的模型效果较好。


关键代码如下:

Levy飞行python levy飞行测量与nsgs结合_Levy飞行策略_21

7.2 查看是否过拟合

 

Levy飞行python levy飞行测量与nsgs结合_Levy飞行策略_22

从上图可以看出,训练集和测试集分值相当,无过拟合现象。

7.3 分类报告

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 从上图可以看出,分类为0的F1分值为0.89;分类为1的F1分值为0.87。

7.4 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12个样本;实际为1预测不为1的 有9个样本,整体预测准确率还是可以接受的。

8.结论与展望

综上所述,本文采用了ISSA改进的麻雀搜索算法寻找支持向量机SVC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建模工作。

# 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/1lBeQcLKj8ZGd721qwK1miQ 
# 提取码:314d


# 用Pandas工具查看数据
print(data.head())

# 数据缺失值统计
print('****************************************')
print(data.info())

# 数据描述性统计分析
print('****************************************')
print(data.describe().round(4))  # 保留4位小数点

import matplotlib.pyplot as plt

#  y变量柱状图
plt.rcParams['font.sans-serif'] = ['SimHei']  # 指定默认字体
plt.rcParams['axes.unicode_minus'] = False  # 解决保存图像是负号'-'显示为方块的问题
# kind='bar' 绘制柱状图
data['y'].value_counts().plot(kind='bar')
plt.xlabel("y变量")
plt.ylabel("数量")
plt.title('y变量柱状图')
plt.show()