【BP分类】基于BP神经网络的数据分类预测附matlab代码
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⛄ 内容介绍
基于BP神经网络(Backpropagation Neural Network)的数据分类预测是一种利用BP神经网络模型来进行数据分类任务的预测和判别。以下是基于BP神经网络的数据分类预测的一般步骤:
- 数据准备:收集和整理用于分类预测的数据集,包括输入特征和对应的类别标签。确保数据集的质量和充分性。
- 数据预处理:对数据进行预处理,如归一化、标准化、特征工程等,以提高模型的训练效果和泛化能力。
- BP神经网络模型设计:设计一个合适的BP神经网络模型,包括输入层、隐藏层、输出层等。根据具体问题的特点,选择合适的激活函数和网络结构。
- 模型训练:使用准备好的数据集对BP神经网络模型进行训练。通过反向传播算法和优化器(如梯度下降)来最小化预测结果与实际类别标签之间的误差,以更新模型的权重和偏置。
- 模型评估:使用测试数据集对训练好的BP神经网络模型进行评估,计算分类准确率、精确率、召回率等评估指标,以评估模型的性能和泛化能力。
- 预测与分类:使用训练好的BP神经网络模型对新的输入数据进行预测和分类,得到分类结果。
- 模型优化:根据评估结果和实际需求,对BP神经网络模型进行优化和调整,如调整网络结构、增加正则化手段、调整学习率等,以提高模型的性能和准确度。
基于BP神经网络的数据分类预测可以应用于各种领域,如图像分类、文本分类、语音识别等,以实现对复杂数据的准确分类和判别。
⛄ 代码
%% 清空环境变量
warning off % 关闭报警信息
close all % 关闭开启的图窗
clear % 清空变量
clc % 清空命令行
%% 导入数据
res = xlsread('数据集.xlsx');
%% 划分训练集和测试集
temp = randperm(357);
P_train = res(temp(1: 240), 1: 12)';
T_train = res(temp(1: 240), 13)';
M = size(P_train, 2);
P_test = res(temp(241: end), 1: 12)';
T_test = res(temp(241: end), 13)';
N = size(P_test, 2);
%% 数据归一化
[p_train, ps_input] = mapminmax(P_train, 0, 1);
p_test = mapminmax('apply', P_test, ps_input);
t_train = ind2vec(T_train);
t_test = ind2vec(T_test );
%% 建立模型
net = newff(p_train, t_train, 6);
%% 设置训练参数
net.trainParam.epochs = 1000; % 最大迭代次数
net.trainParam.goal = 1e-6; % 目标训练误差
net.trainParam.lr = 0.01; % 学习率
%% 训练网络
net = train(net, p_train, t_train);
%% 仿真测试
t_sim1 = sim(net, p_train);
t_sim2 = sim(net, p_test );
%% 数据反归一化
T_sim1 = vec2ind(t_sim1);
T_sim2 = vec2ind(t_sim2);
%% 数据排序
[T_train, index_1] = sort(T_train);
[T_test , index_2] = sort(T_test );
T_sim1 = T_sim1(index_1);
T_sim2 = T_sim2(index_2);
%% 性能评价
error1 = sum((T_sim1 == T_train)) / M * 100 ;
error2 = sum((T_sim2 == T_test )) / N * 100 ;
%% 绘图
figure
plot(1: M, T_train, 'r-*', 1: M, T_sim1, 'b-o', 'LineWidth', 1)
legend('真实值', '预测值')
xlabel('预测样本')
ylabel('预测结果')
string = {strcat('训练集预测结果对比:', ['准确率=' num2str(error1) '%'])};
title(string)
grid
figure
plot(1: N, T_test, 'r-*', 1: N, T_sim2, 'b-o', 'LineWidth', 1)
legend('真实值', '预测值')
xlabel('预测样本')
ylabel('预测结果')
string = {strcat('测试集预测结果对比:', ['准确率=' num2str(error2) '%'])};
title(string)
grid
%% 混淆矩阵
figure
cm = confusionchart(T_train, T_sim1);
cm.Title = 'Confusion Matrix for Train Data';
cm.ColumnSummary = 'column-normalized';
cm.RowSummary = 'row-normalized';
figure
cm = confusionchart(T_test, T_sim2);
cm.Title = 'Confusion Matrix for Test Data';
cm.ColumnSummary = 'column-normalized';
cm.RowSummary = 'row-normalized';
⛄ 运行结果
⛄ 参考文献
[1] 阮翔.基于改进的 BP 神经网络库存预测模型及其应用研究[D].南昌航空大学[2023-07-17].DOI:CNKI:CDMD:2.1016.720801.
[2] 任恒杰.基于BP神经网络的短期负荷预测建模仿真[J].电气传动自动化, 2013, 035(006):19-22.
[3] 李萍,曾令可,税安泽,等.基于MATLAB的BP神经网络预测系统的设计[J].计算机应用与软件, 2008, 25(4):3.DOI:10.3969/j.issn.1000-386X.2008.04.056.