BP神经网络在数据挖掘中的应用_杨国宾

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Computer CD Software and Applications BP 神经网络在数据挖掘中的应用

杨国宾

（天津渤海职业技术学院 信息工程系，天津 300402）

摘 要：随着信息技术的发展以及数据库管理系统的广泛应用，作为系统数据支撑的数据库，其存储的数据量急剧增大。运用数据挖掘技术，可以提取到这些海量的数据背后隐藏着的许多重要信息。但是，目前在大量非线性、多目标的复杂数据挖掘中仍存在一些问题。而神经网络在处理非线性、多目标数据方面有着较大优势。因此，本文将神经网络与数据挖掘相结合，阐述了BP 神经网络在数据挖掘中应用的关键技术及实现方法。

关键词：数据挖掘；BP 神经网络；分类

中图分类号：TP311.13 文献标识码：A 文章编号：1007-9599 (2013) 06-0179-02

1 数据挖掘技术

1.1 数据挖掘的含义

随着数据库技术及信息技术的不断发展，数据库管理系统在各个行业得到广泛应用。随之而来，数据库中存储的数据量急剧增长。在这些海量数据背后，隐藏着许多的

重要信息，如果能把这些信息通过某种方式从数据库中抽

取出来，将为数据的所有者创造出很多潜在利润和价值。

这种从海量数据中挖掘提取出可能有潜在价值信息的技

术，称之为数据挖掘(Data Mining)。[1]

1.2 数据挖掘的功能

数据挖掘的目标是帮助决策者发现数据间潜在的关联、特征、趋势等可能有潜在价值的信息，从而做出前摄

的、基于知识的决策。为企业带来利益或者为科学研究寻求到突破口。其主要功能如有： （1）预测：数据挖掘可以在大型数据库中的海量数据中寻找预测性信息，把握分析对象发展的规律，对未来的发展趋势做出预见． （2）关联分析：数据关联是数据间存在的一类重要的可被发现的知识。关联分析的主要目的是找出数据库中隐藏的关联与关联网。 （3）聚类：识别出分析对象数据内在的关联规则，按照这些规则把对象分成若干类。

（4）分类：按照分析对象的属性及特征，建立不同的组类来描述事物。

（5）偏差检测：在数据库的数据中，常有一些异常数据，从数据库中识别检测这些偏差很有意义。

1.3 数据挖掘的处理过程

数据挖掘的处理过程是一个迭代的人机交互过程，主

要由以下部分组成： （1）问题定义：在数据挖掘开始之前，最重要的就是

要理解数据所涉及领域内的业务问题，在此基础上对目标进较为行明确的定义。 （2）数据准备：获得要挖掘的数据源，从其中确定用于数据挖掘的数据子集，从而建立数据挖掘库。对子集数

据进行预处理，如检查数据完整性、数据一致性、过滤噪

声，填补丢失域，删除无效数据等。 （3）数据挖掘：依据数据挖掘的目的和数据的特征，

选择或创建合适的模型及相应的算法，在经过预处理过的

数据集上进行数据挖掘。 （4）评价解释：对数据挖掘的结果进行专业解释和评价，并将其转换成为能够最终被用户理解的知识。 2 人工神经网络

2.1 人工神经网络的含义 人工神经网络（Artificial Neural Networks ，ANN ），简称“神经网络”（NN ），是作为对人类大脑最简单的一种抽象和模拟，是对人的大脑系统一定特性的描述。[2]它实际上是由大量的信息处理单元通过某种适当的方式互连构成的网络。由于其结构特征，神经网络具有高度非线性映射能力、记忆联想能力、自组织和自适应能力等，它能够

进行复杂的逻辑操作和非线性映射。[3] 2.2 BP 神经网络的结构 BP 网络是人工神经网络中的一种，是单向传播的多层

前向网络，其网络结构如图1所示。是由输入层、输出层和中间的隐层组成，其中隐层可以是一层，也可以是多层，前层节点与后层节点通过网络权值相连接，同层节点中没

有任何耦合。[3] 对于N 个样本集合{}N k R y R x y x n m k k ,,2,1,,|),(L =∈∈的离散时间序列，BP 神经网络可以完成从输入到输出的非

线性映射，即可以找到某种映射关系使得：n m R R F →

:

。 图1 多层前馈 BP 网络

定理1：Kolmogorov 定理，给定任一连续函数)(,:x f y R R f n m =→，这里R 是闭区间[0，1]，f 可以精确地用一个三层前向网络实现逼近。

定理2：BP 定理，给定任意ε和在2L 范数下：n m R f →]1,0[:，存在一个三层BP 网络，它可以在任意

ε平方误差精度内逼近f 。

以上两个定理证明见[4]

，由此可见BP 神经网络通过简单非线性处理单元的复合映射，具有了复杂的非线性问题的处理能力。

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3 神经网络在数据挖掘中的应用

3.1 目前数据挖掘中存在的缺陷

目前在数据挖掘领域中，存在几个方面的问题： （1）数据的量度和维度庞大，大量复杂的非线性或时序性的数据与噪音同时存在，因而过滤噪声或者提高数据挖掘算法的噪声承受力变得尤为重要。

（2）数据挖掘及分析的目标具有多样性，在此基础上，必须找到相对准确的数据分类方法，才能提高数据挖掘的准确性。

（3）在复杂目标下，对海量数据集的分析，目前还没有现成的且满足可计算条件的一般性理论的方法。

3.2 BP 神经网络应用于数据挖掘

在数据挖掘中，分类是一个重要的过程。其目的是通过对大量数据的分析，从而找出数据中隐含的规则，并根据此规则将数据分类。神经网络在数据挖掘中的优势是：对于噪声数据的强承受能力，对数据分类的较高准确性，以及可用多种算法进行规则提取。因此，常常借助神经网络来进行数据挖掘。

BP 分类的过程可以分为训练和分类两个阶段．具体过程如下：

（1）根据网络要求对输入数据进行预处理；

（2）采用BP 网络对已预处理的输入数据进行训练学习；

（3）用经过训练的BP 网络对待识别数据进行模式分类。

BP 网络可以对应一定的输入和输出，输入模式(输入数据)类似于事物的特性，而输出模式类似于事物的主题。隐含的神经网络层决定着数据分类规则。BP 网络分类由训练学习和分类两个模块组成，BP 网络的训练学习需要一定的时间。待网络训练完毕，则能较快地完成分类工作。[5]

对待挖掘的数据按要求进行预处理，把经过预处理的数据输入神经网络，进行训练学习；整个网络完成了对于样本的分类学习以后，那么网络中的权值参数已经包含了分类规则。从训练好的网络中提取分类规则。主要有下述2种方法：

（1）单层子网的规则的提取。以神经网络的隐含层结点和输出层结点为研究对象，把整个网络分解为许多单层子网的组合。这便于从简单的子网中挖掘知识。Fu 的KT 算法和Towell 的MofM 算法是比较具有代表性的方法。对于训练后的网络，需要对网络结构进行剪枝和删除冗余结点等处理工作。没有冗余结点连接的网络模式更精练和更易于理解。

（2）基于输入输出非线性关系提取规则。这种方法将直接从网络的输入和输出层数据入手，无需考虑网络的隐层结构，从而避免了基于结构分解的规则提取算法的缺陷和不足。Sestito 等人提出的相似权值法，以及在此基础上演绎出的CSW 算法(将网络输入扩展到连续值取值)，是其中的两种典型算法。

4 结束语

本文主要论述了BP 神经网络技术在数据挖掘领域的应用，神经网络方法用于数据挖掘时，能够处理多变量和非线性数据，进行较为准确的分类，具有抗噪能力强，用户参与少，分类准确等特征。但在以下方面仍存在一些问题：

（1）数据的预处理中对数据进行标准化、特征化、除噪时所做的操作可能会损害数据的完整性和原始性，从而人为的造成误差。

（2）数据挖掘需要大量的样本数据，对于数据量较小的数据库，可能出现错误的结果。

（3）构造神经网络时要求使用大量数据对其训练，这意味着获得精确的神经网络需要花费许多时间。

在以上方面，需要进一步的研究，以期获得更好的数据挖掘方法，在越来越多的领域中发挥越来越大的作用。

参考文献：

[1]李凡.数据挖掘技术的研究与应用[D].西安电子科技大学,2002.

[2]阎平凡.人工神经网络与模拟进化计算[M].清华大学出版社,2000.

[3]蔡自兴.人工智能及其应用[M].清华大学出版社,2000. [4]Lin S.H,Goodman E.D,Paunch W.F.Investigating Par allel Genetic Algorithms on Job Shop Scheduling Problem.I n the Sixth International Conference on Evolutionary Progr amming.Berlin:Springer-Verlag,1997(4):383-393.

[5]懂聪.人工神经网络当前的进展与问题[J].科技导报,1999(7):26-30.

（上接第178页）

5 结束语

实验表明，本文方法不依赖于检测特定的面部特征（如鼻子等），在大范围内的旋转，头部遮挡、戴眼镜、表情变化等情形下都能鲁棒地完成头部姿态估计，且对光照变化不敏感，在速度和精度上达到实时估计要求，丢帧仅占2%。

参考文献：

[1]Murphy-Chutorian E, Trivedi M M. Head pose estima tion in computer vision: A survey[J].Pattern Analysis and Mac hine Intelligence, IEEE Transactions on,2009,31(4):607-626.

[2]Breiman L.Random forests[J].Machine learning,2001,45(1):5-32.

[3]Fanelli G, Weise T, Gall J, et al. Real time head p ose estimation from consumer depth cameras[M]//Pattern Recognition. Springer Berlin Heidelberg, 2011: 101-110.

[4]Cheng Y.Mean shift, mode seeking, and clustering[J].Pattern Analysis and Machine Intelligence,IEEE Transaction s on,1995,17(8):790-799.

[作者简介]陶丽君（1986-），女（汉族），浙江省慈溪市人，厦门大学信息科学与技术学院计算机科学系学生，研究生硕士学位，研究方向，视频与数字图像处理。

BP神经网络预测的matlab代码

BP神经网络预测的matlab代码附录5: BP神经网络预测的matlab代码: P=[ 0 0.1386 0.2197 0.2773 0.3219 0.3584 0.3892 0.4159 0.4394 0.4605 0.4796 0.4970 0.5278 0.5545 0.5991 0.6089 0.6182 0.6271 0.6356 0.6438 0.6516

0.6592 0.6664 0.6735 0.7222 0.7275 0.7327 0.7378 0.7427 0.7475 0.7522 0.7568 0.7613 0.7657 0.7700] T=[0.4455 0.323 0.4116 0.3255 0.4486 0.2999 0.4926 0.2249 0.4893 0.2357 0.4866 0.2249 0.4819 0.2217 0.4997 0.2269 0.5027 0.217 0.5155 0.1918 0.5058 0.2395 0.4541 0.2408 0.4054 0.2701 0.3942 0.3316 0.2197 0.2963 0.5576 0.1061 0.4956 0.267 0.5126 0.2238 0.5314 0.2083 0.5191 0.208 0.5133 0.1848 0.5089 0.242 0.4812 0.2129 0.4927 0.287 0.4832 0.2742 0.5969 0.2403 0.5056 0.2173 0.5364 0.1994 0.5278 0.2015 0.5164 0.2239 0.4489 0.2404 0.4869 0.2963 0.4898 0.1987 0.5075 0.2917 0.4943 0.2902 ] threshold=[0 1] net=newff(threshold,[11,2],{'tansig','logsig'},'trainlm');

BP神经网络测试例子(附数据)

Train.txt 5.0,3.0,1.6,0.2,1 5.0,3.4,1.6,0.4,1 5.2,3.5,1.5,0.2,1 5.2,3.4,1.4,0.2,1 4.7,3.2,1.6,0.2,1 4.8,3.1,1.6,0.2,1 5.4,3.4,1.5,0.4,1 5.2,4.1,1.5,0.1,1 5.5,4.2,1.4,0.2,1 4.9,3.1,1.5,0.1,1 5.0,3.2,1.2,0.2,1 5.5,3.5,1.3,0.2,1 4.9,3.1,1.5,0.1,1 4.4,3.0,1.3,0.2,1 5.1,3.4,1.5,0.2,1 5.0,3.5,1.3,0.3,1 4.5,2.3,1.3,0.3,1 4.4,3.2,1.3,0.2,1 5.0,3.5,1.6,0.6,1 5.1,3.8,1.9,0.4,1 4.8,3.0,1.4,0.3,1 5.1,3.8,1.6,0.2,1 4.6,3.2,1.4,0.2,1 5.3,3.7,1.5,0.2,1 5.0,3.3,1.4,0.2,1 6.6,3.0,4.4,1.4,2 6.8,2.8,4.8,1.4,2 6.7,3.0,5.0,1.7,2 6.0,2.9,4.5,1.5,2 5.7,2.6,3.5,1.0,2 5.5,2.4,3.8,1.1,2 5.5,2.4,3.7,1.0,2 5.8,2.7,3.9,1.2,2 6.0,2.7,5.1,1.6,2 5.4,3.0,4.5,1.5,2 6.0,3.4,4.5,1.6,2 6.7,3.1,4.7,1.5,2 6.3,2.3,4.4,1.3,2 5.6,3.0,4.1,1.3,2 5.5,2.5,4.0,1.3,2 5.5,2.6,4.4,1.2,2 6.1,3.0,4.6,1.4,2 5.8,2.6,4.0,1.2,2

基于BP神经网络预测模型指南

基于ＢＰ神经网络的国际黄金价格预测模型 公文易文秘资源网顾孟钧张志和陈友2009-1-2 13:35:26我要投稿添加到百度搜藏 [摘要] 为了寻找国际黄金价格与道琼斯工业指数、美国消费者指数，国际黄金储备等因素之间的内在关系，本文对1972年～2006年间的各项数据首先进行归一化处理，利用MATLAB神经网络工具箱进行模拟训练，建立了基于BP神经网络的国际黄金价格预测模型 [摘要] 为了寻找国际黄金价格与道琼斯工业指数、美国消费者指数，国际黄金储备等因素之间的内在关系，本文对1972年～2006年间的各项数据首先进行归一化处理，利用MATLAB神经网络工具箱进行模拟训练，建立了基于BP神经网络的国际黄金价格预测模型。 [关键词] MATLAB BP神经网络预测模型数据归一化 一、引言 自20世纪70年代初以来的30多年里,世界黄金价格出现了令人瞠目的剧烈变动。20 世纪70年代初,每盎司黄金价格仅为30多美元。80年代初,黄金暴涨到每盎司近700美元。本世纪初,黄金价格处于每盎司270美元左右,此后逐年攀升,到2006年5月12日达到了26年高点,每盎司730美元,此后又暴跌,仅一个月时间内就下跌了约160美元,跌幅高达21.9%。最近两年，黄金价格一度冲高到每盎司900多美元。黄金价格起伏如此之大,本文根据国际黄金价格的影响因素，通过BP神经网络预测模型来预测长期黄金价格。 二、影响因素 刘曙光和胡再勇证实将观察期延长为1972年～2006年时,则影响黄金价格的主要因素扩展至包含道琼斯指数、美国消费者价格指数、美元名义有效汇率、美国联邦基金利率和世界黄金储备5个因素。本文利用此观点，根据1972年～2006年各因素的值来建立神经网络预测模型。 三、模型构建

《大数据时代下的数据挖掘》试题及答案..

《海量数据挖掘技术及工程实践》题目 一、单选题（共80题） 1)( D )的目的缩小数据的取值范围，使其更适合于数据挖掘算法的需要，并且能够得到 和原始数据相同的分析结果。 A.数据清洗 B.数据集成 C.数据变换 D.数据归约 2)某超市研究销售纪录数据后发现，买啤酒的人很大概率也会购买尿布，这种属于数据挖 掘的哪类问题？(A) A. 关联规则发现 B. 聚类 C. 分类 D. 自然语言处理 3)以下两种描述分别对应哪两种对分类算法的评价标准？ (A) (a)警察抓小偷，描述警察抓的人中有多少个是小偷的标准。 (b)描述有多少比例的小偷给警察抓了的标准。 A. Precision,Recall B. Recall,Precision A. Precision,ROC D. Recall,ROC 4)将原始数据进行集成、变换、维度规约、数值规约是在以下哪个步骤的任务？(C) A. 频繁模式挖掘 B. 分类和预测 C. 数据预处理 D. 数据流挖掘 5)当不知道数据所带标签时，可以使用哪种技术促使带同类标签的数据与带其他标签的数 据相分离？(B) A. 分类 B. 聚类 C. 关联分析 D. 隐马尔可夫链 6)建立一个模型，通过这个模型根据已知的变量值来预测其他某个变量值属于数据挖掘的 哪一类任务？(C) A. 根据内容检索 B. 建模描述 C. 预测建模 D. 寻找模式和规则 7)下面哪种不属于数据预处理的方法？ (D) A.变量代换 B.离散化

C.聚集 D.估计遗漏值 8)假设12个销售价格记录组已经排序如下：5, 10, 11, 13, 15, 35, 50, 55, 72, 92, 204, 215 使用如下每种方法将它们划分成四个箱。等频（等深）划分时，15在第几个箱子内？ (B) A.第一个 B.第二个 C.第三个 D.第四个 9)下面哪个不属于数据的属性类型：(D) A.标称 B.序数 C.区间 D.相异 10)只有非零值才重要的二元属性被称作：( C ) A.计数属性 B.离散属性 C.非对称的二元属性 D.对称属性 11)以下哪种方法不属于特征选择的标准方法： (D) A.嵌入 B.过滤 C.包装 D.抽样 12)下面不属于创建新属性的相关方法的是： (B) A.特征提取 B.特征修改 C.映射数据到新的空间 D.特征构造 13)下面哪个属于映射数据到新的空间的方法？ (A) A.傅立叶变换 B.特征加权 C.渐进抽样 D.维归约 14)假设属性income的最大最小值分别是12000元和98000元。利用最大最小规范化的方 法将属性的值映射到0至1的范围内。对属性income的73600元将被转化为：(D) A.0.821 B.1.224 C.1.458 D.0.716 15)一所大学内的各年纪人数分别为：一年级200人，二年级160人，三年级130人，四年 级110人。则年级属性的众数是： (A) A.一年级 B.二年级 C.三年级 D.四年级

神经网络在数据挖掘中的应用

神经网络在数据挖掘中的应用

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神经网络在数据挖掘中的应用 摘要：给出了数据挖掘方法的研究现状,通过分析当前一些数据挖掘方法的局限性,介绍一种基于关系数据库的数据挖掘方法——神经网络方法,目前,在数据挖掘中最常用的神经网络是ＢＰ网络。在本文最后，也提出了神经网络方法在数据挖掘中存在的一些问题． 关键词：BＰ算法;神经网络;数据挖掘 １．引言 在“数据爆炸但知识贫乏”的网络时代,人们希望能够对其进行更高层次的分析，以便更好地利用这些数据。数据挖掘技术应运而生。并显示出强大的生命力。和传统的数据分析不同的是数据挖掘是在没有明确假设的前提下去挖掘信息、发现知识。所得到的信息具有先未知，有效性和实用性三个特征。它是从大量数据中寻找其规律的技术,主要有数据准备、规律寻找和规律表示三个步骤。数据准备是从各种数据源中选取和集成用于数据挖掘的数据；规律寻找是用某种方法将数据中的规律找出来;规律表示是用尽可能符合用户习惯的方式(如可视化)将找出的规律表示出来。数据挖掘在自身发展的过程中，吸收了数理统计、数据库和人工智能中的大量技术。作为近年来来一门处理数据的新兴技术，数据挖掘的目标主要是为了帮助决策者寻找数据间潜在的关联(Rｅｌation），特征(Pattern)、趋势(Tｒend)等，发现被忽略的要素，对预测未来和决策行为十分有用。 数据挖掘技术在商业方面应用较早，目前已经成为电子商务中的关键技术。并且由于数据挖掘在开发信息资源方面的优越性,已逐步推广到保险、医疗、制造业和电信等各个行业的应用。 数据挖掘(Dａta Ｍiｎing)是数据库中知识发现的核心，形成了一种全新的应用领域。数据挖掘是从大量的、有噪声的、随机的数据中，识别有效的、新颖的、有潜在应用价值及完全可理解模式的非凡过程。从而对科学研究、商业决策和企业管理提供帮助。 数据挖掘是一个高级的处理过程,它从数据集中识别出以模式来表示的知识。它的核心技术是人工智能、机器学习、统计等，但一个ＤM系统不是多项技术的简单组合,而是一个完整的整体，它还需要其它辅助技术的支持，才能完成数据采集、预处理、数据分析、结果表述这一系列的高级处理过程。所谓高级处理过程是指一个多步骤的处理过程,多步骤之间相互影响、反复调整,形成一种螺旋式上升过程。最后将分析结果呈现在用户面前。根据功能，整个DM系统可以大致分为三级结构。 神经网络具有自适应和学习功能，网络不断检验预测结果与实际情况是否相符。把与实际情况不符合的输入输出数据对作为新的样本，神经网络对新样本进行动态学习并动态改变网络结构和参数,这样使网络适应环境或预测对象本身结构和参数的变化，从而使预测网络模型有更强的适应性,从而得到更符合实际情况的知识和规则，辅助决策者进行更好地决策。而在ANN的

BP神经网络实验 Matlab

计算智能实验报告 实验名称：BP神经网络算法实验 班级名称： 2010级软工三班 专业：软件工程 姓名：李XX 学号： XXXXXX2010090

一、实验目的 1）编程实现BP神经网络算法； 2）探究BP算法中学习因子算法收敛趋势、收敛速度之间的关系； 3）修改训练后BP神经网络部分连接权值，分析连接权值修改前和修改后对相同测试样本测试结果，理解神经网络分布存储等特点。 二、实验要求 按照下面的要求操作，然后分析不同操作后网络输出结果。 1）可修改学习因子 2）可任意指定隐单元层数 3）可任意指定输入层、隐含层、输出层的单元数 4）可指定最大允许误差ε 5）可输入学习样本（增加样本） 6）可存储训练后的网络各神经元之间的连接权值矩阵； 7）修改训练后的BP神经网络部分连接权值，分析连接权值修改前和修改后对相同测试样本测试结果。 三、实验原理 1 明确BP神经网络算法的基本思想如下： 在BPNN中，后向传播是一种学习算法，体现为BPNN的训练过程，该过程是需要教师指导的；前馈型网络是一种结构，体现为BPNN的网络构架 反向传播算法通过迭代处理的方式，不断地调整连接神经元的网络权重，使得最终输出结果和预期结果的误差最小 BPNN是一种典型的神经网络，广泛应用于各种分类系统，它也包括了训练和使用两个阶段。由于训练阶段是BPNN能够投入使用的基础和前提，而使用阶段本身是一个非常简单的过程，也就是给出输入，BPNN会根据已经训练好的参数进行运算，得到输出结果 2 明确BP神经网络算法步骤和流程如下： 1初始化网络权值 2由给定的输入输出模式对计算隐层、输出层各单元输出 3计算新的连接权及阀值， 4选取下一个输入模式对返回第2步反复训练直到网络设输出误差达到要求结束训练。

BP神经网络模型应用实例

BP神经网络模型 第1节基本原理简介 近年来全球性的神经网络研究热潮的再度兴起，不仅仅是因为神经科学本身取得了巨大的进展．更主要的原因在于发展新型计算机和人工智能新途径的迫切需要．迄今为止在需要人工智能解决的许多问题中，人脑远比计算机聪明的多，要开创具有智能的新一代计算机，就必须了解人脑，研究人脑神经网络系统信息处理的机制．另一方面，基于神经科学研究成果基础上发展出来的人工神经网络模型，反映了人脑功能的若干基本特性，开拓了神经网络用于计算机的新途径．它对传统的计算机结构和人工智能是一个有力的挑战，引起了各方面专家的极大关注． 目前，已发展了几十种神经网络，例如Hopficld模型，Feldmann等的连接型网络模型，Hinton等的玻尔茨曼机模型，以及Rumelhart等的多层感知机模型和Kohonen的自组织网络模型等等。在这众多神经网络模型中，应用最广泛的是多层感知机神经网络。多层感知机神经网络的研究始于50年代，但一直进展不大。直到1985年，Rumelhart等人提出了误差反向传递学习算法（即BP算），实现了Minsky的多层网络

设想，如图34-1所示。 BP 算法不仅有输入层节点、输出层节点，还可有1个或多个隐含层节点。对于输入信号，要先向前传播到隐含层节点，经作用函数后，再把隐节点的输出信号传播到输出节点，最后给出输出结果。节点的作用的激励函数通常选取S 型函数，如 Q x e x f /11)(-+= 式中Q 为调整激励函数形式的Sigmoid 参数。该算法的学习过程由正向传播和反向传播组成。在正向传播过程中，输入信息从输入层经隐含层逐层处理，并 传向输出层。每一层神经元的状态只影响下一层神经

用matlab编BP神经网络预测程序加一个优秀程序

求用matlab编BP神经网络预测程序 求一用matlab编的程序 P=[。。。];输入T=[。。。];输出 % 创建一个新的前向神经网络 net_1=newff(minmax(P),[10,1],{'tansig','purelin'},'traingdm') % 当前输入层权值和阈值 inputWeights=net_1.IW{1,1} inputbias=net_1.b{1} % 当前网络层权值和阈值 layerWeights=net_1.LW{2,1} layerbias=net_1.b{2} % 设置训练参数 net_1.trainParam.show = 50; net_1.trainParam.lr = 0.05; net_1.trainParam.mc = 0.9; net_1.trainParam.epochs = 10000; net_1.trainParam.goal = 1e-3; % 调用TRAINGDM 算法训练BP 网络 [net_1,tr]=train(net_1,P,T); % 对BP 网络进行仿真 A = sim(net_1,P); % 计算仿真误差 E = T - A; MSE=mse(E) x=[。。。]';%测试 sim(net_1,x) %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% 不可能啊我2009 28对初学神经网络者的小提示

第二步：掌握如下算法: 2.最小均方误差,这个原理是下面提到的神经网络学习算法的理论核心,入门者要先看《高等数学》（高等教育出版社，同济大学版）第8章的第十节：“最小二乘法”。 3.在第2步的基础上看Hebb学习算法、SOM和K-近邻算法，上述算法都是在最小均方误差基础上的改进算法，参考书籍是《神经网络原理》（机械工业出版社，Simon Haykin著，中英文都有）、《人工神经网络与模拟进化计算》（清华大学出版社，阎平凡，张长水著）、《模式分类》（机械工业出版社，Richard O. Duda等著，中英文都有）、《神经网络设计》（机械工业出版社，Martin T. Hargan等著，中英文都有）。 4.ART(自适应谐振理论),该算法的最通俗易懂的读物就是《神经网络设计》（机械工业出版社，Martin T. Hargan等著，中英文都有）的第15和16章。若看理论分析较费劲可直接编程实现一下16.2.7节的ART1算法小节中的算法. 4.BP算法,初学者若对误差反传的分析过程理解吃力可先跳过理论分析和证明的内容,直接利用最后的学习规则编个小程序并测试,建议看《机器学习》(机械工业出版社，Tom M. Mitchell著，中英文都有）的第4章和《神经网络设计》（机械工业出版社，Martin T. Hargan等著，中英文都有）的第11章。 BP神经网络Matlab实例（1） 分类：Matlab实例 采用Matlab工具箱函数建立神经网络，对一些基本的神经网络参数进行了说明，深入了解参考Matlab帮助文档。 % 例1 采用动量梯度下降算法训练BP 网络。 % 训练样本定义如下： % 输入矢量为 % p =[-1 -2 3 1 % -1 1 5 -3] % 目标矢量为t = [-1 -1 1 1] close all clear clc % --------------------------------------------------------------- % NEWFF——生成一个新的前向神经网络,函数格式： % net = newff(PR,[S1 S2...SNl],{TF1 TF2...TFNl},BTF,BLF,PF) takes, % PR -- R x 2 matrix of min and max values for R input elements % （对于R维输入，PR是一个R x 2 的矩阵，每一行是相应输入的

BP神经网络matlab源程序代码

close all clear echo on clc % NEWFF——生成一个新的前向神经网络 % TRAIN——对 BP 神经网络进行训练 % SIM——对 BP 神经网络进行仿真 % 定义训练样本 % P为输入矢量 P=[0.7317 0.6790 0.5710 0.5673 0.5948;0.6790 0.5710 0.5673 0.5948 0.6292; ... 0.5710 0.5673 0.5948 0.6292 0.6488;0.5673 0.5948 0.6292 0.6488 0.6130; ... 0.5948 0.6292 0.6488 0.6130 0.5654; 0.6292 0.6488 0.6130 0.5654 0.5567; ... 0.6488 0.6130 0.5654 0.5567 0.5673;0.6130 0.5654 0.5567 0.5673 0.5976; ... 0.5654 0.5567 0.5673 0.5976 0.6269;0.5567 0.5673 0.5976 0.6269 0.6274; ... 0.5673 0.5976 0.6269 0.6274 0.6301;0.5976 0.6269 0.6274 0.6301 0.5803; ... 0.6269 0.6274 0.6301 0.5803 0.6668;0.6274 0.6301 0.5803 0.6668 0.6896; ... 0.6301 0.5803 0.6668 0.6896 0.7497]; % T为目标矢量 T=[0.6292 0.6488 0.6130 0.5654 0.5567 0.5673 0.5976 ... 0.6269 0.6274 0.6301 0.5803 0.6668 0.6896 0.7497 0.8094]; % Ptest为测试输入矢量 Ptest=[0.5803 0.6668 0.6896 0.7497 0.8094;0.6668 0.6896 0.7497 0.8094 0.8722; ... 0.6896 0.7497 0.8094 0.8722 0.9096]; % Ttest为测试目标矢量 Ttest=[0.8722 0.9096 1.0000]; % 创建一个新的前向神经网络 net=newff(minmax(P'),[12,1],{'logsig','purelin'},'traingdm'); % 设置训练参数 net.trainParam.show = 50; net.trainParam.lr = 0.05; net.trainParam.mc = 0.9; net.trainParam.epochs = 5000; net.trainParam.goal = 0.001; % 调用TRAINGDM算法训练 BP 网络 [net,tr]=train(net,P',T); % 对BP网络进行仿真 A=sim(net,P'); figure; plot((1993:2007),T,'-*',(1993:2007),A,'-o'); title('网络的实际输出和仿真输出结果，*为真实值，o为预测值'); xlabel('年份'); ylabel('客运量'); % 对BP网络进行测试 A1=sim(net,Ptest');

基于Bp神经网络的股票预测

基于神经网络的股票预测 【摘要】: 股票分析和预测是一个复杂的研究领域，本论文将股票技术分析理论与人工神经网络相结合，针对股票市场这一非线性系统，运用BP神经网络，研究基于历史数据分析的股票预测模型，同时，对单只股票短期收盘价格的预测进行深入的理论分析和实证研究。本文探讨了BP神经网络的模型与结构、BP算法的学习规则、权值和阈值等，构建了基于BP神经网络的股票短期预测模型，研究了神经网络的模式、泛化能力等问题。并且，利用搭建起的BP神经网络预测模型，采用多输入单输出、单隐含层的系统，用前五天的价格来预测第六天的价格。对于网络的训练，选用学习率可变的动量BP算法，同时，对网络结构进行了隐含层节点的优化，多次尝试，确定最为合理、可行的隐含层节点数，从而有效地解决了神经网络隐含层节点的选取问题。 【abstract] Stock analysis and forecasting is a complex field of study. The paper will make research on stock prediction model based on the analysis of historical data, using BP neural network and technical analysis theory. At the same time, making in-depth theoretical analysis and empirical studies on the short-term closing price forecasts of single stock. Secondly, making research on the model and structure of BP neural network, learning rules, weights of BP algorithm and so on, building a stock short-term forecasting model based on the BP neural network, related with the model of neural network and the ability of generalization. Moreover, using system of multiple-input single-output and single hidden layer, to forecast the sixth day price by BP neural network forecasting model structured. The network of training is chosen BP algorithm of traingdx, while making optimization on the node numbers of the hidden layer by several attempts. Thereby resolve effectively the problem of it. 【关键词】BP神经网络股票预测分析 1．引言 股票市场是一个不稳定的非线性动态变化的复杂系统，股价的变动受众多因素的影响。影响股价的因素可简单地分为两类，一类是公司基本面的因素，另一类是股票技术面的因素，虽然股票的价值是公司未来现金流的折现，由公司的基本面所决定，但是由于公司基本面的数据更新时间慢，且很多时候并不能客观反映公司的实际状况，采用适当数学模型就能在一定

指标筛选技术在神经网络数据挖掘中的应用

指标筛选技术在神经网络数据挖掘模型中的应用 摘要 在简要介绍神经网络基本原理的基础上，以分类神经网络中的RBF 网络为例，讨论了神经网络数据挖掘模型中指标筛选的重要性，并以信用卡欺诈检测神经网络数据挖掘模型为实证案例，演示了指标筛选方法能有效地提高神经网络模型的分类效率与收敛速度，同时，讨论如何针对数据挖掘主题与数据特点选择合适的指标筛选技术。常用的指标筛选技术有相关分析、回归分析、信息增益、模糊集与主成分法等，本文重点介绍了基于回归分析的指标筛选与基于信息增益的指标筛选，目的在于通过引入指标筛选技术，提高神经网络数据挖掘模型的准确率、响应速度与减少资源占用等。 关键词：数据挖掘、神经网络、指标筛选、信息增益 1. 引言 根据Universal Approximation Theore，即神经网络具有对任何复杂函数的模拟逼近功能，这为神经网大规模应用提供了强有力的理论依据。由于神经网络是基于生物神经网络的模拟，通过不断学习来认识事物潜在的规律。同时，由于神经网络没有对数据分布进行相应的假设，这使神经网络在各行业中的应用具有广泛的适用性。另一方面，由于没有对数据分布进行假定，使神经网络对噪声数据具有相当的柔性，这进一步使人们在面对高维空间与海量数据时，更偏向于采用基于生物模拟的神经网络，而非基于传统的统计分析与计量方法，如多元统计分析等。但是，神经网络的柔性与通用逼近性在实践中有时并未给研究分析带来理想的效果，其根本原因在于，直接导入高维空间数据致使神经网络的效率急剧下降，也使得神经网络很难满足实时响应的要求，如实时欺诈监控、实时风险评级、工业实时控制等。 因此，本文针对神经网络的应用，提出了高维空间的预处理，即指标筛选。文章安排具体如下，首先介绍了神经网络的基本原理；其次，介绍几种指标筛选方法，并进行比较，重点讨论信息增益方法在指标选择中的优势； 再次，根据一银行信用卡欺诈数据集，演示了指标筛选技术在神经网络中的作用，同时比较了不同指标筛选技术的效率；最后，总结了指标筛选技术在神经网络模型中应用要点。 2. 神经网络的基本原理 人工神经网络（Neural Networks）是对生物神经网络进行仿真研究的结果。它通过采集样本数据进行学习的方法来建立数据模型，系统通过样本不断学习，在此基础上建立计算模型，从而建立神经网络结构[2]。神经网络通过训练后可以执行复杂函数的功能，能对所有函数进行逼近，Universal Approximation Theorem。这就是说，如果一个网络通过训练后呈收敛状态，那么神经网络就具备了执行输入到输出这种线性或非线性的函数功能。当然，这种函数不是基于理论或经验的假设，而是基于对样本的有监督的训练，使神经网络具备了模拟复杂系统的功能。根据数据挖掘主题的类型，神经网

BP神经网络matlab实例

神经网络Matlab p=p1';t=t1'; [pn,minp,maxp,tn,mint,maxt]=premnmx(p,t); %原始数据归一化net=newff(minmax(pn),[5,1],{'tansig','purelin'},'traingdx');%设置网络,建立相应的BP网络 net.trainParam.show=2000; % 训练网络 net.trainParam.lr=0.01; net.trainParam.epochs=100000; net.trainParam.goal=1e-5; [net,tr]=train(net ,pn,tn); %调用TRAINGDM算法训练BP网络 pnew=pnew1'; pnewn=tramnmx(pnew,minp,maxp); anewn=sim(net,pnewn); %对BP网络进行仿真 anew=postmnmx(anewn,mint,maxt); %还原数据 y=anew'; 1、BP网络构建 （1）生成BP网络 = net newff PR S S SNl TF TF TFNl BTF BLF PF (,[1 2...],{ 1 2...},,,) R?维矩阵。 PR：由R维的输入样本最小最大值构成的2

S S SNl：各层的神经元个数。 [1 2...] TF TF TFNl：各层的神经元传递函数。 { 1 2...} BTF：训练用函数的名称。 （2）网络训练 = [,,,,,] (,,,,,,) net tr Y E Pf Af train net P T Pi Ai VV TV （3）网络仿真 = [,,,,] (,,,,) Y Pf Af E perf sim net P Pi Ai T {'tansig','purelin'},'trainrp' BP网络的训练函数 训练方法训练函数 梯度下降法traingd 有动量的梯度下降法traingdm 自适应lr梯度下降法traingda 自适应lr动量梯度下降法traingdx 弹性梯度下降法trainrp Fletcher-Reeves共轭梯度法traincgf Ploak-Ribiere共轭梯度法traincgp Powell-Beale共轭梯度法traincgb 量化共轭梯度法trainscg 拟牛顿算法trainbfg 一步正割算法trainoss Levenberg-Marquardt trainlm

人工神经网络在数据挖掘中的潜在应用

人工神经网络在数据挖掘中的潜在应用 摘要：随着存储在文件，数据库，和其他的库中的数据量巨大，数据正在变得越来越重要，开发用于分析或解释这些数据和用于提取有趣的知识的强有力的手段可以帮助决策。数据挖掘，也普遍被称为数据库中的知识发现（KDD），是指从数据库中的数据中提取隐含的，先前未知的，潜在地有用的信息。因此，数据挖掘的过程就是从大型数据库中自动提取隐藏的，预测的信息。数据挖掘，包括：提取，转换和加载到数据仓库系统的数据。神经网络已经成功地广泛的应用在监督和无监督的学习应用当中。神经网络方法不常用于数据挖掘任务当中，因为它们可能会结构复杂，训练时间长，结果的表示不易理解并且经常产生不可理解的模型。然而，神经网络对嘈杂的高精度的数据具有高度的接受能力在数据挖掘中的应用是可取的。在本论文中，调查探索人工神经网络在数据挖掘技术的应用，关键技术和实现基于神经网络的数据挖掘研究方法。鉴于目前的行业状态，神经网络作为一个工具盒在数据挖掘领域是非常有价值的一点。 关键词：数据挖掘；KDD；SOM；数据挖掘的过程 一、引言 数据挖掘，从大型数据库中提取隐藏的预测性信息，是一个功能强大的具有巨大潜力的新技术在帮助公司集中重要的信息在他们的数据仓库中。数据挖掘工具预测未来的趋势和行为，允许企业作出主动的，知识驱动的决策。所提供的数据挖掘超越过去的事件进行回顾性工具的典型的决策支持系统提供了自动、前瞻性的分析。数据挖掘工具可以回答那些，传统上耗费太多的时间来解决的业务问题。他们寻找隐藏的模式数据库，寻找专家们可能由于超出在他们期望之外而错过的预测信息。不同类型的数据挖掘工具，在市场上是可用的，每个都有自己的长处和弱点。内部审计人员需要了解数据挖掘工具的不同种类和推荐的工具，满足组织电流检测的需要。这应该在项目的生命周期中尽早考虑，甚至可行性研究。 数据挖掘通常包括四类任务。 分类：把这些数据整理到组。例如一个电子邮件程序会试图将一封电子邮件分类为合法的或垃圾邮件。常见的算法包括决策树学习，最近邻，朴素贝叶斯分类和神经网络算法。 聚类：就像分类但这些组却没有被预定义，因此该算法会尝试将类似的物品放在一起进行分组。 回归：试图找到一个以最小的误差的数据函数模型。 关联规则的学习：变量之间的关系搜索。例如，超市会对将消费者的购买习惯的数据集合起来。利用关联规则的学习，超市可以决定哪些产品经常一起购买和利用此信息实现营销的目的。有时将这种方法称为“市场分析”。 人工神经网络是一个基于人类大脑的松散的系统建模。现场有许多名字，如联结，并行分布处理，神经计算，自然智能系统，机器学习算法，人工神经网络。它必须考虑任何功能的依赖性。网络发现（学习，模型）无需提示的依赖性。最初的数据挖掘应用中神经网络不被使用是由于其结构复杂，训练时间长，且操作性较差。而神经网络是解决许多现实世界的问题的一个有力的技术。他们从经验中学习，以提高其性能和适应变化的能力环境。此外，他们能够处理不完备信息或嘈杂的数据，特别是在无法定义的规则或步骤导致一个问题的解决方案的情况下是非常有效的。

(完整版)BP神经网络matlab实例(简单而经典)

p=p1';t=t1'; [pn,minp,maxp,tn,mint,maxt]=premnmx(p,t); %原始数据归一化 net=newff(minmax(pn),[5,1],{'tansig','purelin'},'traingdx');%设置网络,建立相应的BP网络net.trainParam.show=2000; % 训练网络 net.trainParam.lr=0.01; net.trainParam.epochs=100000; net.trainParam.goal=1e-5; [net,tr]=train(net ,pn,tn); %调用TRAINGDM算法训练BP 网络 pnew=pnew1'; pnewn=tramnmx(pnew,minp,maxp); anewn=sim(net,pnewn); %对BP网络进行仿真 anew=postmnmx(anewn,mint,maxt); %还原数据 y=anew'; 1、BP网络构建 （1）生成BP网络 = net newff PR S S SNl TF TF TFNl BTF BLF PF (,[1 2...],{ 1 2...},,,) PR：由R维的输入样本最小最大值构成的2 R?维矩阵。 S S SNl：各层的神经元个数。 [ 1 2...] { 1 2...} TF TF TFNl：各层的神经元传递函数。 BTF：训练用函数的名称。 （2）网络训练 [,,,,,] (,,,,,,) = net tr Y E Pf Af train net P T Pi Ai VV TV （3）网络仿真 = [,,,,] (,,,,) Y Pf Af E perf sim net P Pi Ai T {'tansig','purelin'},'trainrp'

基于神经网络型数据挖掘技术的股价预测_冯家诚

收稿日期:2008-11-11;修订日期:2009-01-15。 作者简介:冯家诚(1979-),男,安徽无为人,硕士研究生,主要研究方向:数据挖掘;　马锐(1972-),女,北京人,副教授,主要研究方向:人工智能。 文章编号:1001-9081(2009)S1-0155-02 基于神经网络型数据挖掘技术的股价预测 冯家诚1 ,马　锐 2 (1.华商基金管理有限公司运营保障部,北京100034;　2.北京理工大学软件学院,北京100081) (fengjc@hsfund .com ) 摘　要:提出适用于神经网络型数据挖掘的过程模型。按照选取数据样本、数据转换、网络建模、网络仿真、结果评价这样一个完整的数据挖掘过程,对上证指数走势进行预测,得到了较高的预测精度。说明了神经网络型数据挖掘技术在非线性系统预测中的优势,探讨了非线性系统预测的一种新思路。 关键词:数据挖掘;BP 网络;股价预测中图分类号:TP309 文献标志码:A Stock pr i ce foreca st ba sed on da t a m i n i n g of neura l networks FENG J ia 2cheng 1 ,MA Rui 2 (1.O peration and Support D epart m ent,Huashang Fund M anage m ent Co m pany L i m ited,B eijing 100034,China; 2.School of Soft w are,B eijing Institute of Technology,B eijing 100081,China ) Abstract:The authors gave a p r ocedure model for data m ining based on neural net w orks .According t o each step of the model,the technol ogy of data m ining could p r ovide a higher accuracy of p redicti on of st ock p rice forecast,which p r oved the advantage of data m ining in the field of no 2linear f orecast .M ean while,a ne w method t o the non 2linear f orecast was als o poposed . Key words:data m ining;BP N;st ock p rice forecast 0　引言 就股市投资而言,辨认市场的运动规律,对将来时刻的股价指数进行预测,是股票市场投资决策的关键。 目前,经常采用的预测方法主要通过移动平均、回归分析等线性方法展开。随着科学技术的发展,出现了一些新型的股票价格预测方法,如基于神经网络和遗传算法的股价预测、基于小波分析的股价预测和基于行为金融学的股价预测。 对于神经网络在股价预测中的应用,研究者们已经做了大量的研究 [1-2] 。但是,现有的研究主要是围绕神经网络模 型的构建和模型的优化展开的,着重于技术方面的解决,缺少对解决此类问题方法的讨论。 本文根据数据挖掘过程,以BP 神经网络模型作为技术关键,通过实证分析,定量预测了上证指数走势,说明了BP 神经网络在预测股票市场方面的有效性。 1　基于神经网络的数据挖掘过程 在运用数据挖掘技术预测股价走势之前,需要确定数据挖掘的一般过程。参考S AS 研究所的SE MMA 模型和SPSS 公司的5A 模型[3],并结合神经网络数据挖掘技术的自身特点,确定基于神经网络型数据挖掘一般过程如图1所示。 以上步骤不是一次完成的,其中某些或者全部步骤可能需要反复进行。 2　股价预测过程 2.1　问题定义 在对股票市场预测分析之前,辨认其运动规律是非常必 要的。如果市场是线性的,则线性的预测方法就能够与之相适应。但如果市场是非线性的,那么仅依靠线性的方法去预测股价,就容易丢失很多有用的信息[4]。已有的研究成果表明,现阶段的中国股市具有非线性的特征。因此,运用神经网络的方法进行股价预测具有特殊的优越性。 在这样的背景下,此次数据挖掘的目的就是针对我国股市的非线性特征,建立符合这种特征的神经网络模型。在此 基础上,通过实证研究来证明模型预测的有效性,说明基于神经网络的预测方法在股价预测中的优势 。 图1　基于神经网络的数据挖掘过程 2.2　数据选样2.2.1　数据样本的选取 就股票市场而言,数据样本的选取主要遵循两个原则:一是尽可能选择符合交易规律、并且交易特征相对明显的样本;二是顾及神经网络模型本身的性能。 在此次试验中,选取2004211230—200524229间连续100个交易日的上证综合指数作为待挖掘数据样本,并根据需要将其划分为训练样本和测试样本两个部分。上证综合指数作 第29卷2009年6月 　 计算机应用 Journal of Co mputer App licati ons 　 Vol .29June 2009

BP神经网络实例

BP神经网络实例

智能控制 第一章BP神经网络基本原理 一、BP神经网络基本概念 1、人工神经网络 人工神经网络ANN（Artificial Neural Network），是对人类大脑系统的一阶特性的一种描述。简单地讲，它是一个数学模型，可以用电子线路来实现，也可以用计算机程序来模拟，是人工智能研究地一种方法。近年来发展迅速并逐渐成熟的一种人工智能技术，其来源于对神经元细胞的模拟。人工神经网络具有以下三个特点:信息分布表示，运算全局并行与局部操作，信息非线性处理。由于这三个特点，使得由人工神经网络构成的分类器具有强大的数据拟和与泛化能力，因而广泛运用于模式识别与机器学习领域。 神经网络模式识别的过程分为两步:首先是学习过程，通过大量的训练样本，对网络进行训练，根据某种学习规则不断对连接权值进行调节，然后使网络具有某种期望的输出，这种输出就可以将训练样本正确分类到其所属类别中去，此时可以认为网络是学习到了输入数据或样本间的内在规律。接下来是分类过程，应用前面学习过程所训练好的权值，对任意送入网络的样本进行分类。 人工神经网络模型各种各样，目前已有数十种。他们从各个角度对生物神经系统的不同层次进行了描述和模拟。代表模型有感知机、多层映射BP网、RBF 网络、HoPfiled模型、Boit~机等等。虽然人工神经网络有很多模型，但按神经元的连接方式只有两种型态:没有反馈的前向网络和相互结合型网络。前向网络是多层映射网络，每一层中的神经元只接受来自前一层神经元的信号，因此信号的传播是单方向的。BP网络是这类网络中最典型的例子。在相互结合型网络中，任意两个神经元都可能有连接，因此输入信号要在网络中往返传递，从某一初态开始，经过若干变化，渐渐趋于某一稳定状态或进入周期震荡等其它状态，这方面典型的网络有Hopfiled模型等。 1