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智能优化算法:海洋捕食者算法

时间:2023-05-04 13:05:08浏览次数:45  
标签:捕食者 MPA 海洋 智能 算法 游走 优化


智能优化算法:海洋捕食者算法


文章目录

  • 智能优化算法:海洋捕食者算法
  • 1.算法原理
  • 2.实验结果
  • 3.参考文献
  • 4.Matlab代码



摘要:海洋捕食者算法 ( Marine Predators Algorithm,MPA) 是Afshin Faramarzi 等人于 2020 年提出的一种新型元启发式优化算法,其灵感来源于海洋适者生存理论,即海洋捕食者通过在Lévy 游走或布朗游走之间选择最佳觅食策略。具有寻优能力强等特点。

1.算法原理

MPA 优化过程数学描述如下:

(1)初始化阶段。与大多数元启发式算法类似,MPA 随机在搜索空间范围内初始化猎物位置来启动优化过程。数学描述如下:
智能优化算法:海洋捕食者算法_神经网络
式中:智能优化算法:海洋捕食者算法_算法_02智能优化算法:海洋捕食者算法_神经网络_03 为搜索空间范围;智能优化算法:海洋捕食者算法_机器学习_04为[0,1]内的随机数。

(2) MPA 优化阶段。在迭代初期,当捕食者速度比猎物速度快时,基于勘探策略的 MPA 优化过程数学描述如下:
智能优化算法:海洋捕食者算法_算法_05
式中:智能优化算法:海洋捕食者算法_算法_06 为移动步长;智能优化算法:海洋捕食者算法_机器学习_07 为呈正态分布的布朗游走随机向量;智能优化算法:海洋捕食者算法_搜索空间_08 为由顶级捕食者构造的精英矩阵;智能优化算法:海洋捕食者算法_搜索空间_09为与精英矩阵具有相同维数的猎物矩阵;智能优化算法:海洋捕食者算法_算法_10为逐项乘法运算符;智能优化算法:海洋捕食者算法_优化算法_11等于 0.5;智能优化算法:海洋捕食者算法_神经网络_12为[0,1]内均匀随机向量;智能优化算法:海洋捕食者算法_神经网络_13 为种群规模;智能优化算法:海洋捕食者算法_优化算法_14智能优化算法:海洋捕食者算法_算法_15

在迭代中期,当捕食者与猎物速度相同时,猎物基于 Lévy游走策略负责开发;捕食者基于布朗游走策略负责勘探,并逐渐由勘探策略转向开发策略。开发和勘探的数学描述如下:
智能优化算法:海洋捕食者算法_算法_16

智能优化算法:海洋捕食者算法_算法_17

式中:智能优化算法:海洋捕食者算法_神经网络_18 为 呈 Lévy 分 布 的 随 机 向 量;智能优化算法:海洋捕食者算法_机器学习_19,为控制捕食者移动步长的自适应参数;其他参数意义同上。

在迭代终期,当捕食者速度比猎物速度慢时,捕食者基于Lévy 游走采用开发策略。其数学描述如下:
智能优化算法:海洋捕食者算法_优化算法_20
式中:其他参数意义同上。

(3)FADs 效应或涡流。鱼类聚集装置(FADs)或涡流效应通常改变海洋捕食者觅食行为,这一策略能使 MPA 在寻优过程中克服早熟收敛问题,逃离局部极值。其数学描述如下:
智能优化算法:海洋捕食者算法_搜索空间_21
式中:FADs为影响概率,取 0.2;智能优化算法:海洋捕食者算法_机器学习_22为二进制向量;智能优化算法:海洋捕食者算法_机器学习_23 为[0,1]内随机数;智能优化算法:海洋捕食者算法_优化算法_24智能优化算法:海洋捕食者算法_机器学习_25

算法流程:

步骤1:设定算法参数,初始化种群。

步骤2:计算适应度值,记录最优位置

步骤3:捕食者根据迭代阶段,从式(2)-(6)中选择对应的更新方式,更新捕食者位置

步骤4:计算适应度值,更新最优位置

步骤5:判断是否满足停止条件,如果不满足则重复步骤3-5,否则输出算法最优结果。

2.实验结果

智能优化算法:海洋捕食者算法_神经网络_26

3.参考文献

[1]胡顺强,崔东文.基于海洋捕食者算法优化的长短期记忆神经网络径流预测[J].中国农村水利水电,2021(02):78-82+90.

4.Matlab代码

算法相关应用

改进算法matlab代码

名称

说明或者参考文献

多子群改进的海洋捕食者算法(MSMPA)

[1]张磊,刘升,高文欣,郭雨鑫.多子群改进的海洋捕食者算法[J/OL].微电子学与计算机:1-9[2021-11-01].https://doi.org/10.19304/J.ISSN1000-7180.2021.0062.

融合混沌对立和分组学习的海洋捕食者算法(MSIMAP)

[1]马驰,曾国辉,黄勃,刘瑾.融合混沌对立和分组学习的海洋捕食者算法[J/OL].计算机工程与应用:1-14[2021-11-02].http://kns.cnki.net/kcms/detail/11.2127.TP.20210730.1554.011.html.



标签:捕食者,MPA,海洋,智能,算法,游走,优化
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