智能优化算法:郊狼优化算法

智能优化算法:郊狼优化算法-附代码

@[toc]
摘要:郊狼优化算法[1](Coyote Optimization Algorithm ,COA)是2018年Juliano所提出的一种智能仿生优化算法, 与其他元启发式算法相比,COA具有独特的算法结构,该结构为优化过程中探索与开发的平衡提供了新的机制,COA可以在提高收敛效率的同时保持较高的种群多样性;因此,其在众多元启发式算法中表现出了较为优异的性能.

1.算法原理与流程

COA模拟郊狼种群的出生、成长、死亡及迁移等生活现象,具体流程如下:

step 1:设 置 郊 狼 群 体 Np, 每群含郊狼个体数 Nc,维度 D,及终止条件 nfevalMAX等参数。

step 2:随 机 初 始 化 郊 狼 群, 第t时 刻 下p群 内第 i个郊狼个体被定义为:
x_{c,j}^{p,t}=lb_{j}+r_{j}(ub_{j}-lb_{j})\tag{1}

x_{c}^{p,t}=(x_{c,1}^{p,t},x_{c,2}^{p,t},...,x_{c,D}^{p,t})\tag{2}

其中, ub_{j}lb_{j}分别表示第j维数值的上、 下界,r_{j}为随机生成的[0,1]范围内的实数。

step 3:评价郊狼适应能力
fit_{i}^{p,t}=f(x_{i}^{p,t})\tag{3}
step 4:郊 狼 有 时 会 脱 离 或 者 被 驱 逐 出 原 群 体,形成群体变迁,其发生概率定义为 P_{e}
P_{e}=0.005N_{c}^{2},N_{c}\leq14\tag{4}
step 5:找到当前群内的头狼 alpha^{p,t},计算当前郊狼群体的文化趋势 clut^{p,t}:
alpha^{p,t}=\{ x_{i}^{p,t}|| arg\{i=1,2,...,N\}minf(x_{i}^{p,t}) \}\tag{5}

clut_{j}^{p,t}=\begin{cases}O_{(Nc+1)/2,j}^{p,t} ,N_{c}是奇数\\ O_{(Nc+1)/2,j}^{p,t} + O_{(Nc)/2,j}^{p,t},N_{c}是偶数\end{cases}\tag{6}

其中,O_{(Nc+1)/2,j}^{p,t}表示当 N_{c}为奇数时,第t时刻 p群内的所有郊狼的第j维度变量的中位数。

step 6:模 拟 遗 传 中 的 出 生 和 死 亡事件: 将郊狼的年龄 (以年为单位) 记为age_{c}^{p,t}.新郊狼的出生(pup^{p,t})被写成双亲(随机选择)的社会状态加上环境影响的组合:
pup_{j}^{p,t}=\begin{cases} x_{m_{1},j}^{p,t},rand_{j}<Ps\quad or\quad j=j_{1}\\ x_{m_{1},j}^{p,t},rand_{j}\geq Ps+Pa \quad or\quad j=j_{2}\\ R_{j},rand_{j},其他\end{cases}\tag{7}
其 中, m_{1}m_{2}是来自p狼 群 内 的 随 机 郊 狼,j_{1}j_{2}是问题的两个随机维数,R_{j}rand_{j}均为由均匀概率产生的[0,1]内的随机数. 离散概率(Ps),和关联概率(Pa)影响郊狼群中个体的文化多样性. PsPa被定义为:
Ps=\frac{1}{D},Pa=\frac{1-Ps}{2}\tag{8}
step 7:计算头狼与群体文化趋势对当前时刻所对应的郊狼群内个体更新产生的影响 \delta _{1}\delta _{2}:
\delta_{1}=alpha^{p,t}-x_{cr_{1}}^{p,t},\delta_{2}=cult^{p,t}-x_{cr_{2}}^{p,t}\tag{9}
其中, cr_{1}cr_{2}分别代表当前群内的随机郊狼.

step 8:对郊狼群内所有郊狼个体依次进行更新得到新的郊狼个体 new\_x_i^{p,t},择优选择新郊狼与原郊狼的适应度大小,并保留最优郊狼 x_i^{p,t+1}:
new\_x_i^{p,t}=x_i^{p,t}+r_1\delta_1+r_2\delta2\tag{10}

x_i^{p,t+1}=\begin{cases}new\_x_i^{p,t},f(new\_x_i^{p,t})<f(x_i^{p,t})\\ x_i^{p,t},其他\end{cases}\tag{11}

其中,r_{1}r_{2}为均匀概率生成的[0,1]范围内的实数,代表郊狼个体受 alpha狼与群体文化趋势影响的权重大小.

step 9:模 拟 个 体 随 时 间 的 推 移 而 成 长 的 过 程,对郊狼个体进行年龄更新.

step 10:判断终止条件,若达到,则输出适应能力最好的郊狼的社会状态;否则返回Step3继续.

2.算法结果

算法结果

3.参考文献

[1] Pierezan, J. and Coelho, L. S. "Coyote Optimization Algorithm: A new metaheuristic for global optimization problems", Proceedings of the IEEE Congress on Evolutionary Computation (CEC), Rio de Janeiro, Brazil, July 2018, pages 2633-2640.

[2]刘威,付杰,周定宁,王薪予,成秘,黄敏,靳宝,牛英杰.基于反时限混沌郊狼优化算法的BP神经网络参数优化[J/OL].控制与决策:1-10[2020-08-05].https://doi.org/10.13195/j.kzyjc.2020.0408.

[3]张新明,姜云,刘尚旺,刘国奇,窦智,刘艳.灰狼与郊狼混合优化算法及其聚类优化[J/OL].自动化学报:1-17[2020-08-05].https://doi.org/10.16383/j.aas.c190617.

4.MATLAB代码

https://mianbaoduo.com/o/bread/Z5mUkpw=

最后编辑于
©著作权归作者所有,转载或内容合作请联系作者
  • 序言:七十年代末,一起剥皮案震惊了整个滨河市,随后出现的几起案子,更是在滨河造成了极大的恐慌,老刑警刘岩,带你破解...
    沈念sama阅读 213,752评论 6 493
  • 序言:滨河连续发生了三起死亡事件,死亡现场离奇诡异,居然都是意外死亡,警方通过查阅死者的电脑和手机,发现死者居然都...
    沈念sama阅读 91,100评论 3 387
  • 文/潘晓璐 我一进店门,熙熙楼的掌柜王于贵愁眉苦脸地迎上来,“玉大人,你说我怎么就摊上这事。” “怎么了?”我有些...
    开封第一讲书人阅读 159,244评论 0 349
  • 文/不坏的土叔 我叫张陵,是天一观的道长。 经常有香客问我,道长,这世上最难降的妖魔是什么? 我笑而不...
    开封第一讲书人阅读 57,099评论 1 286
  • 正文 为了忘掉前任,我火速办了婚礼,结果婚礼上,老公的妹妹穿的比我还像新娘。我一直安慰自己,他们只是感情好,可当我...
    茶点故事阅读 66,210评论 6 385
  • 文/花漫 我一把揭开白布。 她就那样静静地躺着,像睡着了一般。 火红的嫁衣衬着肌肤如雪。 梳的纹丝不乱的头发上,一...
    开封第一讲书人阅读 50,307评论 1 292
  • 那天,我揣着相机与录音,去河边找鬼。 笑死,一个胖子当着我的面吹牛,可吹牛的内容都是我干的。 我是一名探鬼主播,决...
    沈念sama阅读 39,346评论 3 412
  • 文/苍兰香墨 我猛地睁开眼,长吁一口气:“原来是场噩梦啊……” “哼!你这毒妇竟也来了?” 一声冷哼从身侧响起,我...
    开封第一讲书人阅读 38,133评论 0 269
  • 序言:老挝万荣一对情侣失踪,失踪者是张志新(化名)和其女友刘颖,没想到半个月后,有当地人在树林里发现了一具尸体,经...
    沈念sama阅读 44,546评论 1 306
  • 正文 独居荒郊野岭守林人离奇死亡,尸身上长有42处带血的脓包…… 初始之章·张勋 以下内容为张勋视角 年9月15日...
    茶点故事阅读 36,849评论 2 328
  • 正文 我和宋清朗相恋三年,在试婚纱的时候发现自己被绿了。 大学时的朋友给我发了我未婚夫和他白月光在一起吃饭的照片。...
    茶点故事阅读 39,019评论 1 341
  • 序言:一个原本活蹦乱跳的男人离奇死亡,死状恐怖,灵堂内的尸体忽然破棺而出,到底是诈尸还是另有隐情,我是刑警宁泽,带...
    沈念sama阅读 34,702评论 4 337
  • 正文 年R本政府宣布,位于F岛的核电站,受9级特大地震影响,放射性物质发生泄漏。R本人自食恶果不足惜,却给世界环境...
    茶点故事阅读 40,331评论 3 319
  • 文/蒙蒙 一、第九天 我趴在偏房一处隐蔽的房顶上张望。 院中可真热闹,春花似锦、人声如沸。这庄子的主人今日做“春日...
    开封第一讲书人阅读 31,030评论 0 21
  • 文/苍兰香墨 我抬头看了看天上的太阳。三九已至,却和暖如春,着一层夹袄步出监牢的瞬间,已是汗流浃背。 一阵脚步声响...
    开封第一讲书人阅读 32,260评论 1 267
  • 我被黑心中介骗来泰国打工, 没想到刚下飞机就差点儿被人妖公主榨干…… 1. 我叫王不留,地道东北人。 一个月前我还...
    沈念sama阅读 46,871评论 2 365
  • 正文 我出身青楼,却偏偏与公主长得像,于是被迫代替她去往敌国和亲。 传闻我的和亲对象是个残疾皇子,可洞房花烛夜当晚...
    茶点故事阅读 43,898评论 2 351

推荐阅读更多精彩内容