本文提出了一种结合麻雀搜索算法与随机森林的方法(SSA-RF)用于改进时序数据预测,详细探讨了该方法及其实验结果,并对R2、MAE、MSE和相关系数等关键性能指标进行了评估。
在时间序列预测领域内,SSA-RF(Sparrow Search Algorithm-Optimized Random Forest)结合了麻雀算法与随机森林的创新方法被广泛应用。麻雀算法是一种模仿麻雀觅食、躲避捕食者等行为的新优化策略,用于寻找问题的最佳解决方案;而随机森林则是一种强大的机器学习模型,由多个决策树构成,能够处理非线性关系和多重共线性,并适用于分类与回归任务。
SSA-RF首先利用麻雀算法来调整随机森林中的参数设置(如决策树的数量、每个节点划分特征数等),以期提升预测性能。该优化过程的目标在于最大化R2评分的同时最小化MAE(平均绝对误差)、MSE(均方误差)和RMSE(均方根误差)。这些评估指标是衡量模型准确性的关键标准。
R2评分表示决定系数,用于度量模型解释数据变异性的能力,其值介于0到1之间;一个完美的拟合模型的R2评分为1。MAE反映预测平均偏差的绝对值之和,直观地显示了预测误差的整体水平。MSE为所有样本预测误差平方的均值,而RMSE是MSE的平方根形式,两者对大数值误差特别敏感。此外,MAPE(平均绝对百分比误差)衡量的是实际值与预测值差额占总值比例的平均数,适用于对比不同规模数据集。
从代码结构来看,`regRF_train.m`和`regRF_predict.m`分别用于模型训练和做出预测的功能实现;而麻雀算法则由`SSA.m`文件完成。主程序通过调用这些函数来构建并执行模型的预测任务,这包括了目标函数在内的优化过程、参数初始化以及数据处理等步骤,其中`.mexw64`文件可能是编译后的C/C++代码,用于提高计算效率。
一个名为`windspeed.xls`的数据集提供了风速的时间序列样本以供训练和验证之用。用户可以将该模型应用于其他时间序列预测问题中,只需在数据处理部分替换相应的输入数据即可进行新的预测任务。
SSA-RF通过麻雀算法优化随机森林的参数设置来提高时间序列预测的效果,并提供了一套完整且高效的代码框架以供学习和应用参考。对于希望深入了解机器学习中的优化技术以及如何应用于时间序列分析的研究人员和技术专家而言,这是一个非常有价值的资源。