首页 > 编程语言 >粒子群算法中对于惯性权重的改进

粒子群算法中对于惯性权重的改进

时间:2024-08-19 17:15:14浏览次数:11  
标签:粒子 迭代 权重 惯性 公式 算法 适应度

惯性权重w体现的是粒子继承先前的速度的能力,Shi,Y最先将惯性权重w引入到粒子群算法中,并分析指出一个较大的惯性权值有利于全局搜索,而一个较小的权值则更利于局部搜索。因此,在迭代适应度的同时对惯性权重进行迭代有利于帮助我们寻找最优解

目录

一、线性递减惯性权重

1.迭代思想

在迭代的前期选取较大的惯性权重,有利于粒子群进行全局搜索。而在迭代的末期,则更加急迫地得到一个可行解,因此倾向于局部搜索。
在图形上体现为:迭代的初期粒子移动范围很大,在迭代的过程中逐渐变小,然后所有的粒子都在找到的最优解附近移动

2.迭代公式

由公式看出,随着迭代次数的增大,惯性权重是逐渐变小的。当d=0,w=w_strart,当达到最大迭代次数,即d=K时,w=w_end。
注:迭代公式不唯一,比如可以在(d/k)这一项加一个平方

3.代码实现

只需要在进行速度的迭代前,输入好迭代惯性权重的公式即可

for d = 1:K  % 开始迭代,一共迭代K次
    for i = 1:n   % 依次更新第i个粒子的速度与位置       
        w = w_start - (w_start - w_end) * d / K;  
        v(i,:) = w*v(i,:) + c1*rand(1)*(pbest(i,:) - x(i,:)) + c2*rand(1)*(gbest - x(i,:));  % 更新第i个粒子的速度

二、自适应惯性权重

1.迭代思想

假设我们现在在求一个最小值问题,有若干的粒子,那么粒子的适应度越小,就说明这个粒子所处的位置越好,惯性权重应该越小,让其尽可能少移动。相反,粒子的适应度越大,说明这个粒子所处位置不怎么好,那么应该尽可能多地移动,跳出这个位置,让其惯性权重越大

2.迭代公式

看公式的第一行,如果该粒子的适应度小于平均适应度,那么说明其离理论最小值近,那么适应度就应该比较小。当其适应度是所有粒子中最小的时,w=w_min,当其适应度恰好是均值时,w=w_max
看公式的第二行,如果该粒子的适应度大于平均适应度,那么说明其离理论最小值远,那么适应度就应该比较大,设定为w_max

3.代码实现

同样,在更新粒子的速度前将惯性权重进行更改

for d = 1:K  % 开始迭代,一共迭代K次
    for i = 1:n   % 依次更新第i个粒子的速度与位置
        f_i = fit(i);  % 取出第i个粒子的适应度
        f_avg = sum(fit)/n;  % 计算此时适应度的平均值
        f_min = min(fit); % 计算此时适应度的最小值
        if f_i <= f_avg  
            if f_avg ~= f_min  % 如果分母为0,我们就干脆令w=w_min
                w = w_min + (w_max - w_min)*(f_i - f_min)/(f_avg - f_min);
            else
                w = w_min;
            end
        else
            w = w_max;
        end
        v(i,:) = w*v(i,:) + c1*rand(1)*(pbest(i,:) - x(i,:)) + c2*rand(1)*(gbest - x(i,:));  % 更新第i个粒子的速度

三、随机惯性权重

1.迭代思想

随机惯性权重使用随机的惯性权重,可以避免在迭代前期局部搜索能力的不足;也可以避免在迭代后期全局搜索能力的不足。
其操作就是在给定惯性权重时添加随机数

2.迭代公式

3.代码实现

sigma是正态分布的随机扰动项的标准差(一般取0.2-0.5之间)

for d = 1:K  % 开始迭代,一共迭代K次
    for i = 1:n   % 依次更新第i个粒子的速度与位置
        w = w_min + (w_max - w_min)*rand(1) + sigma*randn(1);
        v(i,:) = w*v(i,:) + c1*rand(1)*(pbest(i,:) - x(i,:)) + c2*rand(1)*(gbest - x(i,:));  % 更新第i个粒子的速度

标签:粒子,迭代,权重,惯性,公式,算法,适应度
From: https://www.cnblogs.com/dlmuwxw/p/18367597

相关文章

  • 「代码随想录算法训练营」第四十一天 | 单调栈 part1
    739.每日温度题目链接:https://leetcode.cn/problems/daily-temperatures/文章讲解:https://programmercarl.com/0739.每日温度.html题目难度:中等视频讲解:https://www.bilibili.com/video/BV1my4y1Z7jj/题目状态:看题解思路:定义一个单调栈,该栈存放下标,规则是要保持其下标对......
  • 【面试】介绍几种常见的进程调度算法及其流程
    面试模拟场景面试官:你能介绍一下几种常见的进程调度算法及其流程吗?参考回答示例进程调度是操作系统管理进程的核心功能,负责在多任务环境中分配CPU时间给各个进程。常见的进程调度算法包括先来先服务(FCFS)、短作业优先(SJF)、优先级调度、轮转调度(RR)以及多级反馈队列调度等......
  • 算法与数据结构——时间复杂度
    时间复杂度运行时间可以直观且准确地反映算法的效率。要准确预估一段代码的运行时间,应该进行如下操作。确定运行平台,包括硬件配置、编程语言、系统环境等,这些因素都会影响代码的运行效率。评估各种计算操作的运行时间,例如加法操作需要1ns,乘法操作需要10ns,打印操作需要5ns等。......
  • 算法与数据结构——复杂度分析
    复杂度分析算法效率评估在算法设计中,我们追求以下两个层面的目标。找到问题解法:算法需要再规定的输入范围内可靠地求得问题的正确解寻求最优解法:同一个问题可能存在多种解法,我们希望找到尽可能高效的算法。也就是说,在能够解决问题的前提下,算法效率已经成为衡量算法优劣的主......
  • Java中的可达性分析算法图解,以及哪些对象可以作为GCRoots
    可达性分析算法图示:解释:因为在GCRoots中存在对于对象A的引用,而A又持有对对象B和对象C的引用,所以这一串都是有用的引用链,需要保留。对于对象D和对象E,他们只是相互进行引用,并没有和GCRoots中的对象有任何的关联,所以可以安全的回收。哪些对象可以作为GCRoots虚拟机栈(栈帧中的......
  • 【杂乱笔记】Kmp字符串匹配算法
    KMP算法逻辑构建next数组:初始化next数组,用于存储每个位置的最长相同前后缀长度。遍历模式字符串patt如果当前字符与前缀字符匹配,增加前缀长度,并更新next数组。如果不匹配,使用next[prefix\_len-1]回退到上一个可能的前缀长度,继续比较。字符串匹配:初始......
  • 实现strStr() —— KMP算法(包含next数组的优化)
    目录KMP算法KMP算法的应用前缀表最长公共前后缀为什么要使用前缀表如何计算前缀表前缀表和next数组时间复杂度分析例题28.实现strStr构造next数组 使用next数组来做匹配 前缀表统一减一C++代码实现前缀表(不减一)C++代码实现总结 拓展:next数组的优化 KMP算......
  • 常见的排序算法汇总(详解篇)
    目录排序的概念以及运用排序的概念1.插入排序1.1直接插入排序1.1.1 基本思想1.1.2代码实现直接插入排序的特征总结:1.1.3希尔排序(缩小增量排序)......
  • 迪杰斯特拉(Dijkstra)算法(C/C++)
    迪杰斯特拉(Dijkstra)算法是一种用于在加权图中找到单个源点到所有其他顶点的最短路径的算法。它是由荷兰计算机科学家艾兹格·迪科斯彻(EdsgerDijkstra)在1956年提出的。Dijkstra算法适用于处理带有非负权重的图。迪杰斯特拉算法主要特点是从起始点开始,采用贪心算法,每次遍历到始......
  • 2024年新SCI顶刊算法蛇鹭优化算法SBOA优化Transformer-LSTM模型的多变量时间序列预测
    matlabR2024a以上一、数据集二、2024年新SCI顶刊算法蛇鹭优化算法SBOA2024年,YFu受到自然界中鹭鹰生存行为启发,提出了鹭鹰优化算法(SecretaryBirdOptimizationAlgorithm,SBOA)。2.1算法思想SBOA生存需要不断地寻找猎物和躲避捕食者的追捕,探索阶段模拟鹭鹰捕食蛇,而......