27-2BP_Adaboost强分类器公司财务预管建模——强分类器和弱分类器（附matlab程序）

news2024/9/25 17:21:08

1.简述

Adaboost算法的思想是合并多个“弱”分类器的输出以产生有效分类。其主要步骤为：首先给出弱学习算法和样本空间（x,y），从样本空间中找出m组训练数据，每组训练数据的权重都是1/m。然后用弱学习算法迭代运算T次，每次运算后都按照分裂结果更新训练数据权重分布，对于分类失败的训练个体赋予较大权重，下一次迭代运算时更加关注这些训练个体。弱分类通过反复迭代得到一个分类函数序列f1,f2,f3.....fT,每个分类函数赋予一个权重，分裂结果越好的函数，其对应权重越大。T次迭代之后，最终强分类函数F由弱分类函数加权得到。

本例为公司财务预警系统，通过公司的各项指标综合评价并预测公司财务状况、发展趋势和变化，为决策者科学决策提供智力支持。指标可分为表内信息指标、盈利能力指标、偿还能力指标、成长能力指标、现金流量指标和表外信息指标六大指标，每项大指标又分为若干小指标，如盈利能力指标又可分为净资产收益率、总资产报酬率、每股收益、主营业务利润率和成本费用利润率等。在用于公司财务预警如果对所有指标都进行评价后综合，模型过于复杂，并且各指标间相关性较强，，因此在模型建立前需要筛选指标。

指标筛选分为显著性分析和因子分析两步。显著性分析通过T检验分析ST公司和非ST公司，在财务指标中找出差别较大、能够明显区分两类公司的财务指标。因子分析在显著性分析基础上对筛选出来的指标计算主成分特征值，从中找出特征值大的指标为公司预警方法的最终评价指标。

弱分类器学习分类：把BP神经网络看作弱分类器，经过训练后分类训练样本，并且根据训练样本分类结果调整训练样本权重值，最终得出一系列弱分类器权重。

强分类器分类和结果统计

由10组弱分类器BP网络组成强分类器对分析样本进行分类，并统计分类误差。

Adaboost方法不仅可以用于设计强分类器，还可以用于设计强预测器。强预测器设计思路与强分类器类似，都是先赋予测试样本权重，然后根据弱预测器预测结果调整测试样本权重并确定弱预测器权重，最后把弱预测器序列作为强预测器。不同的是在强分类器中增加预测错类别样本的群众，在强预测器增加预测误差超过阈值的样本黔中，采用BP_Adaboost强预测器预测第2章中非线性函数输出

2.代码

%% 清空环境变量
clc
clear

%% 下载数据
load data input_train output_train input_test output_test

%% 权重初始化
[mm,nn]=size(input_train);
D(1,:)=ones(1,nn)/nn;

%% 弱分类器分类
K=10;
for i=1:K

%训练样本归一化
[inputn,inputps]=mapminmax(input_train);
[outputn,outputps]=mapminmax(output_train);
error(i)=0;

%BP神经网络构建
net=newff(inputn,outputn,6);
net.trainParam.epochs=5;
net.trainParam.lr=0.1;
net.trainParam.goal=0.00004;

%BP神经网络训练
net=train(net,inputn,outputn);

%训练数据预测
an1=sim(net,inputn);
test_simu1(i,:)=mapminmax('reverse',an1,outputps);

%测试数据预测
inputn_test =mapminmax('apply',input_test,inputps);
an=sim(net,inputn_test);
test_simu(i,:)=mapminmax('reverse',an,outputps);

%统计输出效果
kk1=find(test_simu1(i,:)>0);
kk2=find(test_simu1(i,:)<0);

aa(kk1)=1;
aa(kk2)=-1;

%统计错误样本数
for j=1:nn
if aa(j)~=output_train(j);
error(i)=error(i)+D(i,j);
end
end

%弱分类器i权重
at(i)=0.5*log((1-error(i))/error(i));

%更新D值
for j=1:nn
D(i+1,j)=D(i,j)*exp(-at(i)*aa(j)*test_simu1(i,j));
end

%D值归一化
Dsum=sum(D(i+1,:));
D(i+1,:)=D(i+1,:)/Dsum;

end

%% 强分类器分类结果
output=sign(at*test_simu);

%% 分类结果统计
%统计强分类器每类分类错误个数
kkk1=0;
kkk2=0;
for j=1:350
if output(j)==1
if output(j)~=output_test(j)
kkk1=kkk1+1;
end
end
if output(j)==-1
if output(j)~=output_test(j)
kkk2=kkk2+1;
end
end
end

kkk1
kkk2
disp('第一类分类错误第二类分类错误总错误');
% 窗口显示
disp([kkk1 kkk2 kkk1+kkk2]);

plot(output)
hold on
plot(output_test,'g')

%统计弱分离器效果
for i=1:K
error1(i)=0;
kk1=find(test_simu(i,:)>0);
kk2=find(test_simu(i,:)<0);

aa(kk1)=1;
aa(kk2)=-1;

for j=1:350
if aa(j)~=output_test(j);
error1(i)=error1(i)+1;
end
end
end
disp('统计弱分类器分类效果');
error1