最新国产好看的视频,伊人天堂AV在线,国产Aaaaaa视频,蜜臀视频在线观看一区,人妻av色图,密臀久久久精品影片,青青视频免费观看毛片,久草在线观看视,国产三级精品色情在线

Python編程實現(xiàn)粒子群算法(PSO)詳解

 更新時間:2017年11月13日 16:43:17   作者:yiekue  
這篇文章主要介紹了Python編程實現(xiàn)粒子群算法(PSO)詳解,涉及粒子群算法的原理,過程,以及實現(xiàn)代碼示例,具有一定參考價值,需要的朋友可以了解下。

1 原理

粒子群算法是群智能一種,是基于對鳥群覓食行為的研究和模擬而來的。假設(shè)在鳥群覓食范圍,只在一個地方有食物,所有鳥兒看不到食物(不知道食物的具體位置),但是能聞到食物的味道(能知道食物距離自己位置)。最好的策略就是結(jié)合自己的經(jīng)驗在距離鳥群中距離食物最近的區(qū)域搜索。

利用粒子群算法解決實際問題本質(zhì)上就是利用粒子群算法求解函數(shù)的最值。因此需要事先把實際問題抽象為一個數(shù)學(xué)函數(shù),稱之為適應(yīng)度函數(shù)。在粒子群算法中,每只鳥都可以看成是問題的一個解,這里我們通常把鳥稱之為粒子,每個粒子都擁有:

位置,可以理解函數(shù)的自變量的值;
經(jīng)驗,也即是自身經(jīng)歷過的距離食物最近的位置;
速度,可以理解為自變量的變化值;
適應(yīng)度,距離食物的位置,也就是函數(shù)值。

粒子群算法的過程

                                              PSO流程圖

初始化。包括根據(jù)給定的粒子個數(shù),初始化粒子,包括初始化一下的值:

位置:解空間內(nèi)的隨機值;
經(jīng)驗:與初始位置相等;
速度:0;
適應(yīng)度:根據(jù)位置,帶入適應(yīng)度函數(shù),得到適應(yīng)度值。
更新。包括兩部分:
粒子自身信息:包括根據(jù)下面的公式更新粒子的速度、位置,根據(jù)適應(yīng)度函數(shù)更新適應(yīng)度,然后和用更新后的適應(yīng)度和自身經(jīng)驗進行比較,如果新的適應(yīng)度由于經(jīng)驗的適應(yīng)度,就利用當(dāng)前位置更新經(jīng)驗;

速度更新公式

位置更新公式

上面公式中:i表示粒子編號;t表示時刻,反映在迭代次數(shù)上;w是慣性權(quán)重,一般設(shè)置在0.4左右;c表示學(xué)習(xí)因子,一般都取值為2;Xpbest表示的是粒子i的經(jīng)驗,也即是粒子i所到過最佳位置;Xgbest代表的是全局最優(yōu)粒子的位置;r是0到1之間的隨機值。

種群信息:把當(dāng)前適應(yīng)度和全局最優(yōu)位置的適應(yīng)度進行比較,如果當(dāng)前適應(yīng)度優(yōu)于全局最優(yōu)的適應(yīng)度,那么久用當(dāng)前粒子替換群居最優(yōu)。

判斷結(jié)束條件。結(jié)束條件包括最大迭代次數(shù)和適應(yīng)度的閾值。

2 代碼

實驗環(huán)境為python 2.7.11。

這個代碼最初是用于求解一維最大熵分割圖像問題的,因此是求解函數(shù)最大值,如果需要求解最小值,把代碼中的大于號全部改成小于號就可以了。

首先需要解決的是粒子的存儲,我第一反應(yīng)是利用結(jié)構(gòu)體來存儲,但是python并沒有相應(yīng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),所以我選擇用一個類來表示粒子結(jié)構(gòu),該類的一個對象就是一個粒子,上代碼:

class bird:
 """
 speed:速度
 position:位置
 fit:適應(yīng)度
 lbestposition:經(jīng)歷的最佳位置
 lbestfit:經(jīng)歷的最佳的適應(yīng)度值
 """
 def __init__(self, speed, position, fit, lBestPosition, lBestFit):
  self.speed = speed
  self.position = position
  self.fit = fit
  self.lBestFit = lBestPosition
  self.lBestPosition = lPestFit

接下來就是粒子群算法的主干部分,用一個類來封裝,代碼:

import random

class PSO:
 """
 fitFunc:適應(yīng)度函數(shù)
 birdNum:種群規(guī)模
 w:慣性權(quán)重
 c1,c2:個體學(xué)習(xí)因子,社會學(xué)習(xí)因子
 solutionSpace:解空間,列表類型:[最小值,最大值]
 """
 def __init__(self, fitFunc, birdNum, w, c1, c2, solutionSpace):
  self.fitFunc = fitFunc
  self.w = w
  self.c1 = c1
  self.c2 = c2
  self.birds, self.best = self.initbirds(birdNum, solutionSpace)

 def initbirds(self, size, solutionSpace):
  birds = []
  for i in range(size):
   position = random.uniform(solutionSpace[0], solutionSpace[1])
   speed = 0
   fit = self.fitFunc(position)
   birds.append(bird(speed, position, fit, position, fit))
  best = birds[0]
  for bird in birds:
   if bird.fit > best.fit:
    best = bird
  return birds,best

 def updateBirds(self):
  for bird in self.birds:
   # 更新速度
   bird.speed = self.w * bird.speed + self.c1 * random.random() * (bird.lBestPosition - bird.position) + self.c2 * random.random() * (self.best.position - bird.position)
   # 更新位置
   bird.position = bird.position + bird.speed
   # 跟新適應(yīng)度
   bird.fit = self.fitFunc(bird.position)
   # 查看是否需要更新經(jīng)驗最優(yōu)
   if bird.fit > bird.lBestFit:
    bird.lBestFit = bird.fit
    bird.lBestPosition = bird.position

 def solve(self, maxIter):
  # 只考慮了最大迭代次數(shù),如需考慮閾值,添加判斷語句就好
  for i in range(maxIter):
   # 更新粒子
   self.updateBirds()
   for bird in self.birds:
    # 查看是否需要更新全局最優(yōu)
    if bird.fit > self.best.fit:
     self.best = bird

有了以上代碼,只需要自定義適應(yīng)度函數(shù)fitFunc就可以進行求解,但是需要注意的是只適用于求解 一維問題 。

總結(jié)

以上就是本文關(guān)于Python編程實現(xiàn)粒子群算法(PSO)詳解的全部內(nèi)容,希望對大家有所幫助。感興趣的朋友可以繼續(xù)參閱本站:Python算法輸出1-9數(shù)組形成的結(jié)果為100的所有運算式、Python內(nèi)存管理方式和垃圾回收算法解析、Python隨機生成均勻分布在單位圓內(nèi)的點代碼示例等,有什么問題可以隨時留言,小編會及時回復(fù)大家的。感謝朋友們對本站的支持!

相關(guān)文章

最新評論

昌江| 永善县| 福海县| 滨海县| 南召县| 商水县| 襄樊市| 遂川县| 潮州市| 临安市| 安新县| 沿河| 玛纳斯县| 古田县| 灯塔市| 二手房| 中江县| 德州市| 巴马| 保定市| 江口县| 惠州市| 高淳县| 泾川县| 光泽县| 太原市| 永德县| 郑州市| 娱乐| 红安县| 乌海市| 延津县| 改则县| 巢湖市| 那曲县| 全南县| 来宾市| 九龙城区| 栖霞市| 桃园市| 黑山县|