一种随机调整控制参数的鲸鱼优化算法

2024-01-28 13:30

本文主要是介绍一种随机调整控制参数的鲸鱼优化算法,希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值,需要的开发者们随着小编来一起学习吧!

文章目录

  • 一、理论基础
    • 1、基本鲸鱼优化算法
    • 2、改进鲸鱼优化算法
      • (1)佳点集方法初始化
      • (2)随机调整控制参数策略
      • (3)正态变异算法
      • (4)算法步骤
  • 二、仿真实验及分析
  • 三、参考文献

一、理论基础

1、基本鲸鱼优化算法

请参考这里。

2、改进鲸鱼优化算法

(1)佳点集方法初始化

佳点集是一种能均匀取点、有效的实验方法,与随即方法相比,利用佳点集方法所取的点能均匀的分布在该对象中。为了使种群个体尽可能表征解空间的信息,本文采用佳点集方法进行种群初始化,其具体步骤如算法1所示。
在这里插入图片描述

(2)随机调整控制参数策略

本文提出一种随机分布调整控制参数策略,即 a ( t ) = ( a max ⁡ − a min ⁡ ) r a n d ( ) + r a n d n ( ) (1) \boldsymbol a(t)=(\boldsymbol a_{\max}-\boldsymbol a_{\min})rand()+randn()\tag{1} a(t)=(amaxamin)rand()+randn()(1)其中, a max ⁡ \boldsymbol a_{\max} amax a min ⁡ \boldsymbol a_{\min} amin分别为控制参数 a \boldsymbol a a的最大值和最小值,本文取值分别为2和1, r a n d ( ) rand() rand() [ 0 , 1 ] [0,1] [0,1]均匀分布的随机数, r a n d n ( ) randn() randn()为标准正态分布的随机数。由式(1)可知,控制参数 a \boldsymbol a a在进化过程中随机变化,从而下调WOA算法的探索和开发能力。

(3)正态变异算法

在WOA算法进化后期,群体中所有个体均向最优个体区域靠拢,导致群体多样性下降,易陷入早熟收敛。为了有效地避免算法陷入局部最优,引入变异算子是一种常见的方式。
本文引入一个服从正态分布的随机扰动项,对当前最优个体进入解空间的其他区域进行搜索,扩大搜索范围,提高群体多样性,从而避免算法陷入局部最优,其定义为 X best j = X best j + N ( 0 , 1 ) X best j (2) X_{\text{best}}^j=X_{\text{best}}^j+N(0,1)X_{\text{best}}^j\tag{2} Xbestj=Xbestj+N(0,1)Xbestj(2)其中, X best j X_{\text{best}}^j Xbestj为当前最优个体的第 j j j维, N ( 0 , 1 ) N(0,1) N(0,1)为服从均值为0、方差为1的标准正态分布。

(4)算法步骤

提出的EWOA算法步骤如算法2所示。
在这里插入图片描述

二、仿真实验及分析

为了验证本文提出的EWOA算法的性能,将其与PSO、WOA进行对比,以文献[1]中表1的100维的6个测试函数为例。为了公平的比较,三种算法的种群规模均设置为30,最大迭代次数为500,每个算法独立运行30次。
结果显示如下:
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

函数:F1
PSO:最差值: 4168.1914,最优值:2549.7401,平均值:3312.2413,标准差:467.4723
WOA:最差值: 4.1546e-69,最优值:7.7006e-84,平均值:1.3857e-70,标准差:7.5851e-70
EWOA:最差值: 1.5996e-248,最优值:3.3765e-293,平均值:5.332e-250,标准差:0
函数:F2
PSO:最差值: 2358.7347,最优值:1427.654,平均值:1994.3298,标准差:201.0428
WOA:最差值: 4.0477e-48,最优值:1.0576e-58,平均值:3.7102e-49,标准差:9.7964e-49
EWOA:最差值: 8.1487e-131,最优值:4.4095e-166,平均值:2.7162e-132,标准差:1.4877e-131
函数:F3
PSO:最差值: 1588920.4223,最优值:305049.0953,平均值:722922.2431,标准差:270199.4621
WOA:最差值: 98.4631,最优值:97.647,平均值:98.1266,标准差:0.20438
EWOA:最差值: 98.1888,最优值:96.6434,平均值:97.3015,标准差:0.4216
函数:F4
PSO:最差值: 717.0873,最优值:531.3977,平均值:597.0659,标准差:41.8365
WOA:最差值: 0,最优值:0,平均值:0,标准差:0
EWOA:最差值: 0,最优值:0,平均值:0,标准差:0
函数:F5
PSO:最差值: 10.285,最优值:7.9942,平均值:8.9432,标准差:0.57565
WOA:最差值: 7.9936e-15,最优值:8.8818e-16,平均值:5.033e-15,标准差:2.3012e-15
EWOA:最差值: 8.8818e-16,最优值:8.8818e-16,平均值:8.8818e-16,标准差:0
函数:F6
PSO:最差值: 40.8385,最优值:22.3594,平均值:30.5305,标准差:4.2563
WOA:最差值: 0.25556,最优值:0,平均值:0.0085186,标准差:0.046658
EWOA:最差值: 0,最优值:0,平均值:0,标准差:0

结果表明,本文提出的EWOA算法具有较高的寻优精度和较快的收敛速度。

三、参考文献

[1] 钟明辉, 龙文. 一种随机调整控制参数的鲸鱼优化算法[J]. 科学技术与工程, 2017, 17(12): 68-73.

这篇关于一种随机调整控制参数的鲸鱼优化算法的文章就介绍到这儿,希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助!



http://www.chinasem.cn/article/653756

相关文章

从原理到实战解析Java Stream 的并行流性能优化

《从原理到实战解析JavaStream的并行流性能优化》本文给大家介绍JavaStream的并行流性能优化:从原理到实战的全攻略,本文通过实例代码给大家介绍的非常详细,对大家的学习或工作具有一定的... 目录一、并行流的核心原理与适用场景二、性能优化的核心策略1. 合理设置并行度:打破默认阈值2. 避免装箱

Python实战之SEO优化自动化工具开发指南

《Python实战之SEO优化自动化工具开发指南》在数字化营销时代,搜索引擎优化(SEO)已成为网站获取流量的重要手段,本文将带您使用Python开发一套完整的SEO自动化工具,需要的可以了解下... 目录前言项目概述技术栈选择核心模块实现1. 关键词研究模块2. 网站技术seo检测模块3. 内容优化分析模

Java实现复杂查询优化的7个技巧小结

《Java实现复杂查询优化的7个技巧小结》在Java项目中,复杂查询是开发者面临的“硬骨头”,本文将通过7个实战技巧,结合代码示例和性能对比,手把手教你如何让复杂查询变得优雅,大家可以根据需求进行选择... 目录一、复杂查询的痛点:为何你的代码“又臭又长”1.1冗余变量与中间状态1.2重复查询与性能陷阱1.

Python内存优化的实战技巧分享

《Python内存优化的实战技巧分享》Python作为一门解释型语言,虽然在开发效率上有着显著优势,但在执行效率方面往往被诟病,然而,通过合理的内存优化策略,我们可以让Python程序的运行速度提升3... 目录前言python内存管理机制引用计数机制垃圾回收机制内存泄漏的常见原因1. 循环引用2. 全局变

Python多线程应用中的卡死问题优化方案指南

《Python多线程应用中的卡死问题优化方案指南》在利用Python语言开发某查询软件时,遇到了点击搜索按钮后软件卡死的问题,本文将简单分析一下出现的原因以及对应的优化方案,希望对大家有所帮助... 目录问题描述优化方案1. 网络请求优化2. 多线程架构优化3. 全局异常处理4. 配置管理优化优化效果1.

MySQL中优化CPU使用的详细指南

《MySQL中优化CPU使用的详细指南》优化MySQL的CPU使用可以显著提高数据库的性能和响应时间,本文为大家整理了一些优化CPU使用的方法,大家可以根据需要进行选择... 目录一、优化查询和索引1.1 优化查询语句1.2 创建和优化索引1.3 避免全表扫描二、调整mysql配置参数2.1 调整线程数2.

深入解析Java NIO在高并发场景下的性能优化实践指南

《深入解析JavaNIO在高并发场景下的性能优化实践指南》随着互联网业务不断演进,对高并发、低延时网络服务的需求日益增长,本文将深入解析JavaNIO在高并发场景下的性能优化方法,希望对大家有所帮助... 目录简介一、技术背景与应用场景二、核心原理深入分析2.1 Selector多路复用2.2 Buffer

SpringBoot利用树形结构优化查询速度

《SpringBoot利用树形结构优化查询速度》这篇文章主要为大家详细介绍了SpringBoot利用树形结构优化查询速度,文中的示例代码讲解详细,感兴趣的小伙伴可以跟随小编一起学习一下... 目录一个真实的性能灾难传统方案为什么这么慢N+1查询灾难性能测试数据对比核心解决方案:一次查询 + O(n)算法解决

小白也能轻松上手! 路由器设置优化指南

《小白也能轻松上手!路由器设置优化指南》在日常生活中,我们常常会遇到WiFi网速慢的问题,这主要受到三个方面的影响,首要原因是WiFi产品的配置优化不合理,其次是硬件性能的不足,以及宽带线路本身的质... 在数字化时代,网络已成为生活必需品,追剧、游戏、办公、学习都离不开稳定高速的网络。但很多人面对新路由器

python生成随机唯一id的几种实现方法

《python生成随机唯一id的几种实现方法》在Python中生成随机唯一ID有多种方法,根据不同的需求场景可以选择最适合的方案,文中通过示例代码介绍的非常详细,需要的朋友们下面随着小编来一起学习学习... 目录方法 1:使用 UUID 模块(推荐)方法 2:使用 Secrets 模块(安全敏感场景)方法