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neat-python的使用

2023-04-01 11:12 作者:燕洼仙草  | 我要投稿

下面是使用引入配置文件的方法,并加上模型保存和加载的完整代码:


NEAT算法中的配置文件用于指定各种算法参数,以及如何解析输入和输出等信息。配置文件是一个ini格式的文本文件,通常具有以下三个部分:

  1. [NEAT]部分:包含一些全局设置,如种群大小、个体数量、种群评估方法等。

  2. [DefaultGenome]部分:指定基因组的结构和参数,如输入和输出节点数、隐层节点数、突触权重的范围等。

  3. [DefaultReproduction]部分:指定种群的进化方式,如如何选择个体进行交叉、变异和繁殖等。

下面是一个简单的配置文件示例:

以上的配置文件可以解释如下:

  1. [NEAT]部分:

  • fitness_criterion:适应度计算标准,这里使用最大值。

  • fitness_threshold:最大适应度分数。

  • pop_size:种群大小。

  • reset_on_extinction:当一个物种中没有个体时是否重置它。

  1. [DefaultGenome]部分:

  • num_inputs:输入节点数。

  • num_outputs:输出节点数。

  • num_hidden:隐层节点数。

  • activation_default:默认的神经元激活函数。

  • activation_mutate_rate:突变概率,用于改变神经元的激活函数。

  • activation_options:可选的神经元激活函数。

  • weight_range:突触权重的范围。

  • weight_default:新连接的初始权重。

  • weight_mutate_rate:用于改变突触权重的突变概率。

  • weight_replace_rate:使用新权重替换原始权重的比率。

  • weight_sigma:用于确定新突触权重的高斯分布的标准偏差。

  • compatibility_threshold:两个基因组之间的兼容性阈值。

  • conn_add_prob:添加新连接的概率。

  • node_add_prob:添加新节点的概率。

  1. [DefaultReproduction]部分:

  • elitism:选择最优个体的数量。

  • survival_threshold:用于选择下一代的阈值。

  • min_species_size:最小物种数量。

  • max_species_size:最大物种数量。

  • mutation_power:变异的强度。

  • mutation_rate:用于改变基因组的突变概率。

  • crossover_rate:交叉概率。

  • interspecies_crossover_rate:不同物种之间交叉概率。

  • species_fitness_func:确定物种适应度的方法。

以上参数只是配置文件中的一部分,实际上还有很多其他参数可以指定。我们可以根据具体的问题和需求来调整这些参数,以获得最佳的结果。

首先,我们需要导入必要的包:

  • neat:用于创建和训练神经网络的遗传算法。

  • os:用于操作系统相关的操作,如文件路径。

  • visualize:用于可视化神经网络。

  • pickle:用于将对象序列化成字节流并保存到文件中。

接着,我们可以使用以下代码从配置文件中读取参数:

我们将使用neat.Config()方法从配置文件中读取参数。这个方法需要四个参数:

  • DefaultGenome:定义基因组的类。

  • DefaultReproduction:定义如何进行交叉和变异操作的类。

  • DefaultSpeciesSet:定义如何将基因组分组成物种的类。

  • DefaultStagnation:定义如何检测基因组的进化停滞的类。

在读取参数后,我们可以使用以下代码创建神经网络:

这个方法需要一个配置文件参数。在这里,我们将使用刚刚从配置文件中读取的配置。这将创建一个新的种群,并将所有个体随机初始化。

然后,我们可以使用以下代码训练神经网络:

好的,我们接着来看完整代码中的部分解释:

首先,我们需要导入必要的包:

pythonCopy code

import neatimport osimport visualizeimport pickle

  • neat:用于创建和训练神经网络的遗传算法。

  • os:用于操作系统相关的操作,如文件路径。

  • visualize:用于可视化神经网络。

  • pickle:用于将对象序列化成字节流并保存到文件中。

接着,我们可以使用以下代码从配置文件中读取参数:

pythonCopy code

# 从配置文件中读取参数config_path = "config-feedforward"config = neat.Config(neat.DefaultGenome, neat.DefaultReproduction, neat.DefaultSpeciesSet, neat.DefaultStagnation, config_path)

我们将使用neat.Config()方法从配置文件中读取参数。这个方法需要四个参数:

  • DefaultGenome:定义基因组的类。

  • DefaultReproduction:定义如何进行交叉和变异操作的类。

  • DefaultSpeciesSet:定义如何将基因组分组成物种的类。

  • DefaultStagnation:定义如何检测基因组的进化停滞的类。

在读取参数后,我们可以使用以下代码创建神经网络:

pythonCopy code

# 创建种群population = neat.Population(config)

这个方法需要一个配置文件参数。在这里,我们将使用刚刚从配置文件中读取的配置。这将创建一个新的种群,并将所有个体随机初始化。

然后,我们可以使用以下代码训练神经网络:

pythonCopy code

# 训练种群winner = population.run(eval_genomes)

这个方法需要一个参数eval_genomes,它将被用于对每个个体进行评估。该方法将返回最佳个体的信息。

在这里,我们将使用eval_genomes函数对每个个体进行评估。该函数将接收一个种群和一个回调函数eval_genomeeval_genome将接收一个个体和一个配置,然后返回该个体的适应度。

eval_genome函数中,我们将创建一个新的神经网络,然后使用该个体的基因构建该网络。然后,我们将使用网络来处理输入,并将结果与期望的输出进行比较,从而计算适应度分数。

最后,我们可以使用以下代码保存最佳个体的信息:

这将使用pickle库将最佳个体的信息保存到文件中,以便以后可以加载它并使用它来进行预测。

同时,我们也可以使用以下代码加载保存的模型:

pickle库从保存的文件中加载最佳个体的信息,然后使用该个体的基因来创建新的神经网络。最后,我们将使用该网络来进行预测。

完整代码如下所示:

这个例子中,我们使用了逻辑或(OR)问题,用于演示如何使用NEAT算法进行解决。同时,我们也展示了如何将最佳个体的信息保存到文件中,并在需要时加载它们。

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