模式識彆與智能計算的 MATLAB實現(第2版)
模式識彆與智能計算已經成為當今科學研究中的一種重要的數據處理手段。本書理論聯係實際,較為全麵地介紹瞭現代模式識彆和智能計算方法
及其應用技巧,通過大量的實例,講解模式識彆與智能計算的理論、算法及編程步驟,並提供瞭MATLAB程序的源代碼 。
本書在MATLAB中文論壇設有交流平颱。
模式識彆與智能計算的MATLAB實現(第2版)
針對各學科數據信息的特點以及科學工作者對信息處理和數據挖掘技術的要求,本書既介紹瞭模式識彆和智能計算的基礎知識,又較為詳細地介紹瞭現代模式識彆和智能計算在科學研究中的應用方法和各算法的MATLAB源程序。
本書可以幫助廣大的科學工作者掌握模式識彆和智能計算方法,並應用於實際的研究中,提高對海量數據信息的處理及挖掘能力,針對性和實用性強,具有較高的理論和實用價值。本書可作為高等院校計算機工程、信息工程、生物醫學工程、智能機器人、工業自動化、地質、水利、化學和環境等專業研究生、本科生的教材或教學參考書,亦可供有關工程技術人員參考。
許國根,畢業於南京大學分析化學專業,長期奮鬥在一綫的高校資深化學教師。為瞭實現“數學化學”夢想, 一直緻力於數學在化學中的應用,熱衷於MATLAB、模式識彆、數據挖掘、化學計量學等相關知識的學習與應用,撰寫過多部介紹MATLAB在化學中應用技巧的書籍。
第1章 緒 論…………………………………………………………………………………… 1
1.1 模式識彆的基本概念…………………………………………………………………… 1
1.1.1 模式與模式識彆的概念…………………………………………………………… 1
1.1.2 模式的特徵………………………………………………………………………… 1
1.1.3 模式識彆係統……………………………………………………………………… 2
1.2 模式識彆的主要方法…………………………………………………………………… 2
1.3 模式識彆的主要研究內容……………………………………………………………… 3
1.4 模式識彆在科學研究中的應用………………………………………………………… 3
1.4.1 化閤物的構效分析………………………………………………………………… 3
1.4.2 譜圖解析…………………………………………………………………………… 4
1.4.3 材料研究…………………………………………………………………………… 4
1.4.4 催化劑研究………………………………………………………………………… 5
1.4.5 機械故障診斷與監測……………………………………………………………… 5
1.4.6 化學物質源産地判斷……………………………………………………………… 6
1.4.7 疾病的診斷與預測………………………………………………………………… 6
1.4.8 礦藏勘探…………………………………………………………………………… 7
1.4.9 考古及食品工業中的應用………………………………………………………… 7
第2章 統計模式識彆技術………………………………………………………………… 8
2.1 基於概率統計的貝葉斯分類方法…………………………………………………… 8
2.1.1 最小錯誤率貝葉斯分類…………………………………………………………… 9
2.1.2 最小風險率貝葉斯分類…………………………………………………………… 10
2.2 綫性分類器………………………………………………………………………………12
2.2.1 綫性判彆函數……………………………………………………………………… 12
2.2.2 Fisher綫性判彆函數……………………………………………………………… 13
2.2.3 感知器算法………………………………………………………………………… 14
2.3 非綫性分類器…………………………………………………………………………315
2.3.1 分段綫性判彆函數………………………………………………………………… 15
2.3.2 近鄰法……………………………………………………………………………… 17
2.3.3 勢函數法…………………………………………………………………………… 19
2.3.4 SIMCA 方法……………………………………………………………………… 20
2.4 聚類分析………………………………………………………………………………22
2.4.1 模式相似度………………………………………………………………………… 22
2.4.2 聚類準則…………………………………………………………………………… 24
2.4.3 層次聚類法………………………………………………………………………… 25
2.4.4 動態聚類法………………………………………………………………………… 25
2.4.5 決策樹分類器……………………………………………………………………… 28
2.5 統計模式識彆在科學研究中的應用…………………………………………………29
第3章 人工神經網絡及模式識彆…………………………………………………………43
3.1 人工神經網絡的基本概念………………………………………………………… 43
3.1.1 人工神經元………………………………………………………………………… 43
3.1.2 傳遞函數…………………………………………………………………………… 43
3.1.3 人工神經網絡分類和特點………………………………………………………… 44
3.2 BP人工神經網絡……………………………………………………………………… 44
3.2.1 BP人工神經網絡學習算法……………………………………………………… 44
3.2.2 BP人工神經網絡MATLAB實現……………………………………………… 46
3.3 徑嚮基函數神經網絡RBF …………………………………………………………… 47
3.3.1 RBF的結構與學習算法…………………………………………………………… 47
3.3.2 RBF的MATLAB實現…………………………………………………………… 48
3.4 自組織競爭人工神經網絡……………………………………………………………48
3.4.1 自組織競爭人工神經網絡的基本概念…………………………………………… 48
3.4.2 自組織競爭神經網絡的學習算法………………………………………………… 49
3.4.3 自組織競爭網絡的MATLAB實現……………………………………………… 49
3.5 對嚮傳播神經網絡CPN ……………………………………………………………… 50
3.5.1 CPN 的基本概念………………………………………………………………… 50
3.5.2 CPN 網絡的學習算法…………………………………………………………… 50
3.6 反饋型神經網絡Hopfield ……………………………………………………………51
3.6.1 Hopfield網絡的基本概念………………………………………………………… 51
3.6.2 Hopfield網絡的學習算法………………………………………………………… 52
3.6.3 Hopfield網絡的MATLAB實現………………………………………………… 53
3.7 人工神經網絡技術在科學研究中的應用………………………………………………53
第4章 模糊係統理論及模式識彆……………………………………………………………72
4.1 模糊係統理論基礎………………………………………………………………………72
4.1.1 模糊集閤…………………………………………………………………………… 72
4.1.2 模糊關係…………………………………………………………………………… 75
4.1.3 模糊變換與模糊綜閤評判………………………………………………………… 77
4.1.4 If…then規則……………………………………………………………………… 78
4.1.5 模糊推理…………………………………………………………………………… 78
4.2 模糊模式識彆的基本方法………………………………………………………………79
4.2.1 最大隸屬度原則…………………………………………………………………… 79
4.2.2 擇近原則…………………………………………………………………………… 79
4.2.3 模糊聚類分析……………………………………………………………………… 81
4.3 模糊神經網絡……………………………………………………………………………85
4.3.1 模糊神經網絡……………………………………………………………………… 85
4.3.2 模糊BP神經網絡………………………………………………………………… 86
4.4 模糊邏輯係統及其在科學研究中的應用……………………………………………… 86
第5章 核函數方法及應用…………………………………………………………………… 107
5.1 核函數方法…………………………………………………………………………… 107
5.2 基於核的主成分分析方法…………………………………………………………… 108
5.2.1 主成分分析……………………………………………………………………… 108
5.2.2 基於核的主成分分析…………………………………………………………… 110
5.3 基於核的Fisher判彆方法…………………………………………………………… 112
5.3.1 Fisher判彆方法………………………………………………………………… 112
5.3.2 基於核的Fisher判彆方法分析………………………………………………… 113
5.4 基於核的投影尋蹤方法……………………………………………………………… 114
5.4.1 投影尋蹤分析…………………………………………………………………… 114
5.4.2 基於核的投影尋蹤分析………………………………………………………… 118
5.5 核函數方法在科學研究中的應用…………………………………………………… 119
第6章 支持嚮量機及其模式識彆…………………………………………………………… 130
6.1 統計學習理論基本內容……………………………………………………………… 130
6.2 支持嚮量機…………………………………………………………………………… 131
6.2.1 最優分類麵……………………………………………………………………… 131
6.2.2 支持嚮量機模型………………………………………………………………… 132
6.3 支持嚮量機在模式識彆中的應用…………………………………………………… 134
第7章 可拓學及其模式識彆………………………………………………………………… 142
7.1 可拓學概論…………………………………………………………………………… 142
7.1.1 可拓工程基本思想……………………………………………………………… 142
7.1.2 可拓工程使用的基本工具……………………………………………………… 143
7.2 可拓集閤……………………………………………………………………………… 145
7.2.1 可拓集閤含義…………………………………………………………………… 145
7.2.2 物元可拓集閤…………………………………………………………………… 146
7.3 可拓聚類預測的物元模型…………………………………………………………… '3146
7.4 可拓學在科學研究中的應用………………………………………………………… 147
第8章 粗糙集理論及其模式識彆…………………………………………………………… 154
8.1 粗糙集理論基礎……………………………………………………………………… 154
8.1.1 分類規則的形成………………………………………………………………… 156
8.1.2 知識的約簡……………………………………………………………………… 157
8.2 粗糙神經網絡………………………………………………………………………… 158
8.3 係統評估粗糙集方法………………………………………………………………… 158
8.3.1 模型結構………………………………………………………………………… 159
8.3.2 綜閤評估方法…………………………………………………………………… 159
8.4 粗糙集聚類方法……………………………………………………………………… 160
8.5 粗糙集理論在科學研究中的應用…………………………………………………… 161
第9章 遺傳算法及其模式識彆……………………………………………………………… 170
9.1 遺傳算法的基本原理………………………………………………………………… 170
9.2 遺傳算法分析………………………………………………………………………… 173
9.2.1 染色體的編碼…………………………………………………………………… 173
9.2.2 適應度函數……………………………………………………………………… 174
9.2.3 遺傳算子………………………………………………………………………… 175
9.3 控製參數的選擇……………………………………………………………………… 177
9.4 模擬退火算法………………………………………………………………………… 178
9.4.1 模擬退火的基本概念…………………………………………………………… 178
9.4.2 模擬退火算法的基本過程……………………………………………………… 179
9.4.3 模擬退火算法中的控製參數…………………………………………………… 180
9.5 基於遺傳算法的模式識彆在科學研究中的應用…………………………………… 180
9.5.1 遺傳算法的MATLAB實現…………………………………………………… 180
9.5.2 遺傳算法在科學研究中的應用實例…………………………………………… 185
第10章 蟻群算法及其模式識彆…………………………………………………………… 201
10.1 蟻群算法原理………………………………………………………………………… 201
10.1.1 基本概念………………………………………………………………………… 201
10.1.2 蟻群算法的基本模型…………………………………………………………… 202
10.1.3 蟻群算法的特點………………………………………………………………… 203
10.2 蟻群算法的改進……………………………………………………………………… 203
10.2.1 自適應蟻群算法………………………………………………………………… 203
10.2.2 遺傳算法與蟻群算法的融閤…………………………………………………… 204
10.2.3 蟻群神經網絡…………………………………………………………………… 204
10.3 聚類問題的蟻群算法………………………………………………………………… 205
10.3.1 聚類數目已知的聚類問題的蟻群算法………………………………………… 205
10.3.2 聚類數目未知的聚類問題的蟻群算法………………………………………… 206
10.4 蟻群算法在科學研究中的應用……………………………………………………… 207
第11章 粒子群算法及其模式識彆………………………………………………………… 217
11.1 粒子群算法的基本原理……………………………………………………………… 217
11.2 全局模式與局部模式………………………………………………………………… 218
11.3 粒子群算法的特點…………………………………………………………………… 218
11.4 基於粒子群算法的聚類分析………………………………………………………… 219
11.4.1 算法描述………………………………………………………………………… 219
11.4.2 實現步驟………………………………………………………………………… 220
11.5 粒子群算法在科學研究中的應用…………………………………………………… 221
第12章 可視化模式識彆技術……………………………………………………………… 229
12.1 高維數據的圖形錶示方法…………………………………………………………… 229
12.1.1 輪廓圖…………………………………………………………………………… 229
12.1.2 雷達圖…………………………………………………………………………… 230
12.1.3 樹形圖…………………………………………………………………………… 230
12.1.4 三角多項式圖…………………………………………………………………… 231
12.1.5 散點圖…………………………………………………………………………… 231
12.1.6 星座圖…………………………………………………………………………… 232
12.1.7 臉譜圖…………………………………………………………………………… 233
12.2 圖形特徵參數計算…………………………………………………………………… 235
12.3 顯示方法……………………………………………………………………………… 237
12.3.1 綫性映射………………………………………………………………………… 237
12.3.2 非綫性映射……………………………………………………………………… 237
第13章 灰色係統方法及應用……………………………………………………………… 241
13.1 灰色係統的基本概念………………………………………………………………… 241
13.1.1 灰 數…………………………………………………………………………… 241
13.1.2 灰數白化與灰度………………………………………………………………… 242
13.2 灰色序列生成算子…………………………………………………………………… 242
13.2.1 均值生成算子…………………………………………………………………… 242
13.2.2 纍加生成算子…………………………………………………………………… 243
13.2.3 纍減生成算子…………………………………………………………………… 243
13.3 灰色分析……………………………………………………………………………… 244
13.3.1 灰色關聯度分析………………………………………………………………… 244
13.3.2 無量綱化的關鍵算子…………………………………………………………… 244
13.3.3 關聯分析的主要步驟…………………………………………………………… 245
13.3.4 其他幾種灰色關聯度…………………………………………………………… 246
13.4 灰色聚類……………………………………………………………………………… 247
13.5 灰色係統建模………………………………………………………………………… 247
13.5.1 GM(1,1)模型…………………………………………………………………… 247
13.5.2 GM(1,1)模型檢驗……………………………………………………………… 248
13.5.3 殘差GM(1,1)模型…………………………………………………………… 250
13.5.4 GM(1,N )模型………………………………………………………………… 250
13.6 灰色災變預測………………………………………………………………………… 251
13.7 灰色係統的應用……………………………………………………………………… 252
第14章 人工魚群等群體智能算法………………………………………………………… 258
第15章 仿生模式識彆……………………………………………………………………… 328
第16章 模式識彆的特徵及確定…………………………………………………………… 348
第2版前言
本書理論聯係實際,較為全麵地介紹瞭現代模式識彆和智能計算方法及其應用技巧。通過大量的實例,講解瞭模式識彆和智能計算的理論、算法及編程步驟,並提供瞭MATLAB程序的源代碼。通過學習本書,讀者能夠真正掌握模式識彆和智能計算方法並應用於實際研究和工程實踐。
本書第1版麵世以來,受到瞭讀者的好評,並提齣瞭許多寶貴的意見。根據讀者反饋的意見和建議,本版對第1版作瞭適當的修訂,增加瞭以下內容:第14章介紹瞭人工魚群算法、進化計算、人工免疫算法等群體智能算法的理論和方法;第15章介紹瞭仿生模式識彆的基本原理及應用。這2章的內容由韓啓龍、曾寶平、馮銳、王坤、王爽、戴津星等人編寫。
本次再版對第1版的文字及程序中的一些錯誤作瞭修改,為瞭方便讀者學習,還提供瞭完整的各章節習題的文本文件及相應的程序。讀者首先將提供的程序安裝到MATLAB的搜索目錄下(work文件夾),或復製到任意目錄,再通過設置MATLAB的路徑將安裝程序的目錄設為MATLAB搜索目錄,學習時將各習題的文本文件復製到MATLAB計算窗口,即可進行習題的運算。
MATLAB的功能非常多,要想完全掌握它的全部功能非常睏難,也沒有必要。無論MATLAB怎樣發展,歸根結底它隻是一個工具,何況MATLAB對於許多算法而言給齣的是基本算法,不可能非常完美,總有一個適用的範圍和場閤。因此學習MATLAB更為重要的是通過學習掌握它的基本功能,再結閤專業知識和實際情況,對MATLAB相應的函數進行修改,或者是自編函數進行算法參數優化,或通過與其他算法的結閤等研究,從而解決學習和工作中遇到的復雜問題。因此本書中給齣的一些自編函數在MATLAB中可能有相應的函數,或者會在今後更高的版本中給齣,或者在更高的版本中用法不同,但不影響讀者對本書內容的
學習,相反能進一步加深對方法及MATLAB功能的學習和掌握,進而藉助於MATLAB的基本功能實現任何算法和方法,擺脫“MATLAB控”。
本書的再版得到瞭北京航空航天大學齣版社的大力支持,編輯陳守平對本書的內容修訂提齣瞭許多寶貴的意見,很多讀者也給作者提齣瞭各種有益的建議,在此一並錶示衷心的感謝!
由於作者水平有限,雖經修訂,書中難免仍存在缺點和錯誤,敬請讀者批評斧正。
作 者
2016年10月於西安
這本書的封麵設計簡潔大方,封麵上“模式識彆與智能計算”幾個字辨識度很高,搭配上“MATLAB實現”的副標題,直觀地傳遞瞭書籍的核心內容。當我翻開書本,首先映入眼簾的是目錄,結構清晰,涵蓋瞭模式識彆和智能計算領域的核心算法和技術,如經典的貝葉斯分類器、支持嚮量機、神經網絡、聚類分析等,同時還融入瞭近年來的熱門方嚮,比如深度學習的基礎概念。我個人尤其關注的是其MATLAB實現的部分,因為理論知識的學習固然重要,但如何將其轉化為實際可操作的代碼,是檢驗理解程度的關鍵。從目錄的安排來看,作者似乎有意從基礎原理齣發,逐步深入到復雜的模型和應用,這對於初學者來說是一個友好的引導。而且,書中配有大量的圖示和僞代碼,相信能夠幫助讀者更好地理解抽象的算法。作為一名正在學習相關課程的學生,我非常期待這本書能夠成為我學習路上的得力助手,尤其是在完成課程設計和實驗報告時,能夠提供寶貴的參考和藉鑒。
评分這本書給我帶來的最大驚喜是其理論與實踐的深度融閤。我之前接觸過一些關於模式識彆和智能計算的書籍,它們要麼過於偏重理論,公式推導冗長,讓人望而卻步;要麼過於注重代碼實現,缺乏對算法背後原理的深入剖析。而這本《模式識彆與智能計算的MATLAB實現(第2版)》恰恰彌補瞭這一缺憾。它在講解每一個算法時,都會先清晰地闡述其數學原理和核心思想,然後緊接著給齣相應的MATLAB代碼實現,並且對代碼的每一部分都做瞭詳細的注釋。更難能可貴的是,書中還提供瞭大量的案例分析,通過實際數據的應用,生動地展示瞭不同算法的優劣和適用場景。例如,在講解聚類算法時,作者不僅介紹瞭K-means,還對比瞭層次聚類和DBSCAN,並給齣瞭相應的MATLAB函數調用和結果可視化,這讓我能夠直觀地感受到不同聚類方法在處理不同數據集時的錶現差異。這種“由淺入深,知行閤一”的學習方式,極大地激發瞭我學習的興趣和動力,也讓我對模式識彆和智能計算有瞭更係統、更深入的理解。
评分作為一名已經工作多年的工程師,我在實際項目中經常需要用到模式識彆和智能計算的技術,因此對這類書籍的要求也比較高。我希望它能提供具有指導意義的解決方案,而不是停留在概念層麵。這本書在這一點上做得相當齣色。它不僅僅是羅列算法,更側重於展示如何在實際問題中應用這些算法,並給齣瞭優化和改進的建議。我特彆欣賞書中關於特徵提取和降維章節的講解,這對於處理高維數據至關重要。作者通過對比PCA、LDA等不同方法的優缺點,並結閤具體的圖像識彆和文本分類案例,讓我明白瞭選擇閤適的特徵處理技術對模型性能的影響有多大。此外,書中關於模型評估和選擇的部分也十分實用,提供瞭多種評價指標和交叉驗證的方法,這有助於我避免過擬閤和欠擬閤等常見問題。總而言之,這本書對於希望將理論知識轉化為實際生産力的人來說,是一份寶貴的資源。
评分我是一名對人工智能領域充滿好奇的研究生,一直在尋找能夠幫助我快速上手實踐的書籍。這本《模式識彆與智能計算的MATLAB實現(第2版)》就像一個寶庫。它不僅包含瞭大量基礎但重要的算法,而且通過MATLAB這種強大的工具,讓這些算法變得觸手可及。我最感興趣的是關於機器學習的部分,特彆是監督學習和無監督學習的章節。書中清晰地闡述瞭決策樹、邏輯迴歸、K近鄰算法等,並且提供瞭相應的MATLAB代碼。最讓我感到興奮的是,它還涉及瞭最近熱門的深度學習模型,例如捲積神經網絡(CNN)和循環神經網絡(RNN)的基礎概念,並給齣瞭如何利用MATLAB的深度學習工具箱進行實現的入門級指導。這對我想要在深度學習領域進行進一步探索非常有幫助。而且,本書的語言風格比較接地氣,即使是復雜的概念,也能夠被解釋得相對容易理解。我相信,通過學習這本書,我將能夠更自信地投入到我的科研項目中。
评分拿到這本書,我最先被吸引的是它對於各種算法細節的嚴謹態度。作者在介紹每種算法時,都非常細緻地剖析瞭其內在的數學邏輯和算法流程,並且在MATLAB實現部分,對關鍵參數的選取、函數的調用以及結果的解讀都進行瞭詳盡的說明。我特彆喜歡它在講述一些經典算法時,還迴顧瞭其發展曆程和一些重要的變種,這讓我能夠更全麵地理解算法的演進和其背後的思想。例如,在講解神經網絡時,不僅僅是前饋神經網絡,還涉及到一些更復雜的網絡結構,並且給齣瞭相應的MATLAB代碼示例。此外,本書的排版也十分用心,代碼塊清晰易讀,公式的推導過程也展示得相當完整,這對於我這種喜歡刨根問底的讀者來說,無疑是一大福音。我感覺作者在編寫這本書時,真的投入瞭大量的心血,力求讓讀者能夠真正掌握模式識彆與智能計算的精髓。
評分不錯不錯,書的排版風格看起來比較舊的教科書,不過內容應該不錯。
評分東東不錯,快遞師傅很及時。
評分書本身是好書,我本身也是幾乎每個搞建模的學長們都推薦瞭這本所以特意買來手邊常備的
評分很喜歡這本書
評分齣的兩本都買瞭,作者比較權威,不過實用性可能不如論壇
評分趁著打摺多買點書,很劃算,快遞也給力
評分物流很快,書也包裝的很好
評分一直在京東買,質量很好,東西很正,太多瞭,如果看到這句話,代錶我很滿意,好評。
評分贊贊贊!很好的書,可以學神經網絡算法瞭,要是c++也有這類書就好瞭
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