【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:

  1. 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。
  2. 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。
  3. 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。
  4. 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。
  5. 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。
  6. 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。
  7. 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

【BP分类】基于BP神经网络的数据分类预测附matlab代码_数据

【BP分类】基于BP神经网络的数据分类预测附matlab代码_神经网络模型_02

【BP分类】基于BP神经网络的数据分类预测附matlab代码_数据_03

【BP分类】基于BP神经网络的数据分类预测附matlab代码_数据_04

⛄ 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.

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