Python之粒子群优化算法

粒子群优化算法概念 粒子群优化算法(PSO:Particle swarm optimization) 是一种进化计算技术(evolutionary computation)

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粒子群优化算法概念

粒子群优化算法(PSO:Particle swarm optimization) 是一种进化计算技术(evolutionary computation),源于对鸟群捕食的行为研究。

粒子群优化算法基本思想

粒子群优化算法的基本思想:是通过群体中个体之间的协作和信息共享来寻找最优解。

鸟被抽象为没有质量和体积的微粒(点),并延伸到 N 维空间,粒子 i 在 N 维空间的位置表示为矢量 Xi=(x1,x2,…,xN),飞行速度表示为矢量 Vi=(v1,v2,…,vN)。每个粒子都有一个由目标函数决定的适应值(fitness value),并且知道自己到目前为止发现的最好位置(pbest)和现在的位置 Xi。这个可以看作是粒子自己的飞行经验。除此之外,每个粒子还知道到目前为止整个群体中所有粒子发现的最好位置(gbest)(gbest 是 pbest 中的最好值),这个可以看作是粒子同伴的经验。粒子就是通过自己的经验和同伴中最好的经验来决定下一步的运动。

算法流程

标准 PSO 算法的流程:

  • 初始化一群微粒(群体规模为 N),包括随机位置和速度;
  • 评价每个微粒的适应度;
  • 对每个微粒,将其适应值与其经过的最好位置 pbest 作比较,如果较好,则将其作为当前的最好位置 pbest;
  • 对每个微粒,将其适应值与其经过的最好位置 gbest 作比较,如果较好,则将其作为当前的最好位置 gbest;
  • 根据公式(2)、(3)调整微粒速度和位置;
  • 未达到结束条件则转第 2)步。

优势

PSO 的优势:在于简单容易实现并且没有许多参数的调节。目前已被广泛应用于函数优化、神经网络训练、模糊系统控制以及其他遗传算法的应用领域 。

参考文献

  • 基于粒子群算法的动态车间调度问题研究(东华大学·吴再新)
  • 基于蚁群算法的WebGIS车辆路径优化系统设计与开发(浙江工业大学·孙沪增)
  • 推荐系统中基于进化及网络传播算法的信息核优化(西安电子科技大学·陈维柱)
  • 基于GIS的最优路径选择研究(大连海事大学·陈冰岩)
  • 基于改进粒子群算法的多模式软件项目调度(南京信息工程大学·徐继勇)
  • 基于深度学习的群组推荐算法研究(黑龙江大学·李志超)
  • 基于深度学习的群组推荐算法研究(黑龙江大学·李志超)
  • 使用进化算法的矢量量化(陕西师范大学·曹凯)
  • 基于遗传算法的作业车间调度问题研究(华南理工大学·林彬彬)
  • 基于粒子群优化算法的车间调度系统的研究与设计(宁夏大学·李浩)
  • 广义粒子群优化算法及其在作业车间调度中的应用研究(华中科技大学·彭传勇)
  • 基于蚁群算法的WebGIS车辆路径优化系统设计与开发(浙江工业大学·孙沪增)
  • 基于蚁群算法的WebGIS车辆路径优化系统设计与开发(浙江工业大学·孙沪增)
  • 基于改进粒子群算法的Job-shop调度优化(青岛理工大学·郭少帅)
  • 基于蚁群算法的农业信息采集机器人路径规划研究(东北林业大学·褚凌慧)

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