基于CL_PSO与BP神经网络分类模型的特征选择方法研究(Python实现)
说明：这是一个机器学习实战项目（附带数据+代码+文档），如需数据+代码+文档可以直接到文章最后关注获取。
1.项目背景
随着大数据时代的快速发展，高维数据在图像识别、生物信息、文本分类等领域广泛应用，但冗余和无关特征不仅增加了计算开销，还可能降低模型的分类性能。因此，特征选择技术成为提升分类模型泛化能力与效率的关键环节。BP神经网络作为一种典型的前馈神经网络，具有较强的非线性映射能力，广泛应用于分类任务中，但其易陷入局部最优且训练速度较慢。粒子群优化算法（PSO）具备全局搜索能力，但存在早熟收敛的问题。为此，本文提出一种基于改进型混沌局部搜索粒子群优化算法（CL_PSO）与BP神经网络相结合的特征选择方法，旨在提高特征选择的有效性和模型分类精度。通过Python实现该方法，验证其在实际数据集上的可行性与优越性。
本项目通过基于CL_PSO与BP神经网络分类模型的特征选择方法研究(Python实现)。
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：
| 编号 | 变量名称 | 描述 |
| 1 | x1 | |
| 2 | x2 | |
| 3 | x3 | |
| 4 | x4 | |
| 5 | x5 | |
| 6 | x6 | |
| 7 | x7 | |
| 8 | x8 | |
| 9 | x9 | |
| 10 | x10 | |
| 11 | x11 | |
| 12 | x12 | |
| 13 | x13 | |
| 14 | x14 | |
| 15 | x15 | |
| 16 | x16 | |
| 17 | x17 | |
| 18 | x18 | |
| 19 | x19 | |
| 20 | x20 | |
| 21 | x21 | |
| 22 | x22 | |
| 23 | x23 | |
| 24 | x24 | |
| 25 | x25 | |
| 26 | x26 | |
| 27 | x27 | |
| 28 | x28 | |
| 29 | x29 | |
| 30 | x30 | |
| 31 | y | 因变量 |
数据详情如下(部分展示)：
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：
关键代码：
3.2数据缺失查看
使用Pandas工具的info()方法查看数据信息：
从上图可以看到，总共有31个变量，数据中无缺失值，共2000条数据。
关键代码：
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。
关键代码如下：
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：
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：
4.3 相关性分析
部分数据变量的相关性分析：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：
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：
6.构建特征选择模型
主要通过基于CL_PSO与BP神经网络分类模型的特征选择方法研究(Python实现)。
6.1 寻找最优特征
最优特征值：
6.2 最优特征构建模型
这里通过最优特征构建分类模型。
| 模型名称 | 模型参数 |
| BP神经网络分类模型 | units=32 |
| optimizer =opt = tf.keras.optimizers.Adam(learning_rate=0.01) | |
| epochs=50 |
6.3 模型摘要信息
6.4 模型训练集测试集准确率和损失曲线图
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。
| 模型名称 | 指标名称 | 指标值 |
| 测试集 | ||
| BP神经网络分类模型 | 准确率 | 0.9125 |
| 查准率 | 0.9305 | |
| 查全率 | 0.8878 | |
| F1分值 | 0.9086 | |
从上表可以看出，F1分值为0.9086，说明模型效果良好。
关键代码如下：
7.2 分类报告
从上图可以看出，分类为0的F1分值为0.92；分类为1的F1分值为0.91。
7.3 混淆矩阵
从上图可以看出，实际为0预测不为0的 有13个样本，实际为1预测不为1的 有22个样本，模型效果良好。
8.结论与展望
综上所述，本文采用了通过基于CL_PSO与BP神经网络分类模型的特征选择方法研究(Python实现)，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。