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标题: 标准粒群优化算法程序 [打印本页]

作者: ppbear321    时间: 2009-8-12 13:25
标题: 标准粒群优化算法程序
%标准粒群优化算法程序
2 u5 e% B& |  @; X+ f0 {% 2007.1.9 By jxy$ G& f+ V" L$ f3 p* q) Y6 C+ U
%
测试函数:f(x,y)=100(x^2-y)^2+(1-x)^2, -2.048<x,y<2.048: w+ z6 ~1 \2 v5 N9 B
%求解函数最小值0 u- Q4 d6 X. c( J
. x3 Q( l3 ^9 E* s* [* }
global popsize; %种群规模: N' q. i! \- w  p) y8 s
%global popnum; %种群数量8 P) |: H2 D7 `1 T% |" K. \0 u" k: j
global pop; %种群% o9 \6 f& f; I" Y% }% l/ h
%global c0; %速度惯性系数,0—1的随机数; ]* P# E8 Q+ g; ~
global c1; %个体最优导向系数7 A- k4 c! G9 a, Q
global c2; %全局最优导向系数  s3 @9 k9 j7 M5 ]5 r# G
global gbest_x; %全局最优解x轴坐标
) z8 K% }2 _1 S3 N. w6 {global gbest_y; %全局最优解y轴坐标
8 @, ~" Z. C: z5 s- Y& |global best_fitness; %最优解
$ d6 l' ^# y' {! c$ f( p0 {9 qglobal best_in_history; %最优解变化轨迹
# k9 _) W) l2 T# n! I( ~  w2 pglobal x_min; %x的下限3 F. Q& @  d1 N& f
global x_max; %x的上限: c( r' \: J8 j8 G; h. h
global y_min; %y的下限
4 K8 u9 ~  h" }% y3 Aglobal y_max; %y的上限
" u8 i) L2 |% B6 _1 x" }7 `! ]* Iglobal gen; %迭代次数# K" F' ?, h: v9 ]9 O8 Y2 t" f
global exetime; %当前迭代次数
: g7 }- h& b2 |# ^" ~4 ]* Dglobal max_velocity; %最大速度
' E& z+ {" j9 l+ ?2 V
1 y+ X$ H7 q. I% i9 K4 Ninitial; %初始化
1 z9 a& @) Z( H; L3 r8 e; `
$ {+ O; z) w" X- Bfor exetime=1:gen- {4 _. c' o' _/ `- y" z% L
outputdata; %
实时输出结果! `" P& x+ z4 M( j- F- W
adapting; %计算适应值
7 {$ a1 p2 E+ D' S6 Xerrorcompute(); %计算当前种群适值标准差
/ I# x; I+ e5 A- }) oupdatepop; %更新粒子位置
+ p- `) {3 p8 q  bpause(0.01);
9 A  j# L" ?! o$ G* P/ pend
: b6 G) h3 L& Q4 E) o0 H! ~# c
2 }6 [+ z4 ]+ @! v0 f$ ?clear i;$ p- H" k4 \; `6 {9 I' W, X
clear exetime;
) u0 K' q1 Y( {5 qclear x_max;
( D8 f3 [8 s1 [' Y9 ~9 U5 Z- N, sclear x_min;+ ]: F7 r. L7 d, r1 e$ a: r
clear y_min;
( ^' B* h! i4 G3 m, Y$ F' Q' [clear y_max;4 n2 K% z  H0 C9 `( ^5 J) D  r

1 D: h( f$ t6 X% c- M%
程序初始化, f. P$ j* _1 K4 d

! \/ O; o, l2 {" @( Lgen=100; %设置进化代数5 H8 L4 A- o+ J4 B+ }4 W1 p
popsize=30; %设置种群规模大小
7 J  O! {2 O, B5 g( t, a+ d0 kbest_in_history(gen)=inf; %初始化全局历史最优解$ |9 P) u) A/ o% {
best_in_history( =inf; %初始化全局历史最优解( _  y) X0 O1 f; h, {7 j, q' \8 P
max_velocity=0.3; %最大速度限制+ r8 M; ~7 a1 J; L# {, L$ ?
best_fitness=inf;) ?4 H. f1 G8 e
%popnum=1; %
设置种群数量
! F& g4 s8 O2 F# M/ \5 ]1 s1 W
pop(popsize,8)=0; %初始化种群,创建popsize5列的0矩阵- a' k4 Y( k7 k2 X: Y# }
%种群数组第1列为x轴坐标,第2列为y轴坐标,第3列为x轴速度分量,第4列为y轴速度分量
+ [2 g+ T! u) L  a; ?$ d%5列为个体最优位置的x轴坐标,第6列为个体最优位置的y轴坐标3 B6 C% O/ J& z' k. Q. x" j  ^
%7列为个体最优适值,第8列为当前个体适应值( d" }" N! b' {' h& Z! J& ]

2 `' J" N0 F' \# ?% s8 B: [* v4 kfor i=1:popsize
7 M& a, r& b2 S4 X% {; ppop(i,1)=4*rand()-2; %
初始化种群中的粒子位置,值为-2—2,步长为其速度: r: A9 S0 h6 m9 B6 M3 w3 O
pop(i,2)=4*rand()-2; %初始化种群中的粒子位置,值为-2—2,步长为其速度' p* ?) o1 ?, T& S. ~4 T  I
pop(i,5)=pop(i,1); %初始状态下个体最优值等于初始位置
9 v2 P- J2 J$ W. W! Q# H4 Xpop(i,6)=pop(i,2); %初始状态下个体最优值等于初始位置
& Q+ J5 ?/ v4 ~pop(i,3)=rand()*0.02-0.01; %初始化种群微粒速度,值为-0.01—0.01,间隔为0.0001
! F1 S! k8 j" L7 ^/ d4 f& |pop(i,4)=rand()*0.02-0.01; %初始化种群微粒速度,值为-0.01—0.01,间隔为0.0001
3 B9 {" c' a" G. _# Q  F, lpop(i,7)=inf;/ G' v8 @; _/ M% n" a
pop(i,8)=inf;
% p2 v4 }! x$ w, w: U$ \end
) ?9 n7 H: m' t$ r9 q& l3 Y4 ~0 i0 C  _  U5 [
c1=2;
1 C6 R6 @7 U; j; U) v9 Lc2=2;* j( L( a# j- B6 G
x_min=-2;
' ]; I' }/ |2 {2 D$ gy_min=-2;* i" R2 a2 ?) k) ^* W
x_max=2;
% ^6 P% u) Y4 U) b" sy_max=2;, p  ~  B- _: f" H! B
; h" a! f1 o  g
gbest_x=pop(1,1); %
全局最优初始值为种群第一个粒子的位置5 Z4 z7 o7 i! o9 i
gbest_y=pop(1,2);) @8 x/ z+ S7 I& q' R9 ~, G4 H% K( [

- @$ O7 V' n. f' ~1 ]. D8 P- Z" O%
适值计算. N' Q$ _2 X) \* c
% 测试函数为f(x,y)=100(x^2-y)^2+(1-x)^2, -2.048<x,y<2.048
' X$ A+ x; c+ l' S# N, e! [. X* j& Q0 n! m% X. I7 c
%计算适应值并赋值# X; l# p! V' H3 b4 @. p
for i=1:popsize7 K2 P1 B3 i* E2 H
pop(i,8)=100*(pop(i,1)^2-pop(i,2))^2+(1-pop(i,1))^2;
; q& b) n3 Y: M$ ~! w( |' `if pop(i,7)>pop(i,8) %
若当前适应值优于个体最优值,则进行个体最优信息的更新
& ^# [6 l6 J+ G$ B1 Q5 opop(i,7)=pop(i,8); %适值更新
0 B) P6 @( c/ c; V* K& @pop(i,5:6)=pop(i,1:2); %位置坐标更新: Z/ N6 p& O2 H% o
end7 W1 e. k3 y. j1 Q
end3 \# p+ {2 W) s) M% `4 n  h" ^
( |. N8 A% v: i+ S
%
计算完适应值后寻找当前全局最优位置并记录其坐标4 B! i$ d  P$ `$ C
if best_fitness>min(pop(:,7))
2 m' S! S( o6 Q- n& [, [best_fitness=min(pop(:,7)); %
全局最优值
" n, E' J3 T+ h/ ]9 O0 M3 bgbest_x=pop(find(pop(:,7)==min(pop(:,7))),1); %全局最优粒子的位置, m- R- {/ `% _+ ]2 o) p

4 o: {* e( C5 i. E* Tgbest_y=pop(find(pop(:,7)==min(pop(:,7))),2);
3 O# l' s. h2 t: ]( i% K- p7 ^6 }end
5 ?2 i3 M* M  O. z1 M9 B/ z' W8 u/ C" r! c; c/ m7 ^
best_in_history(exetime)=best_fitness; %
记录当前全局最优
, y' K8 r  m/ n& x4 m/ ^- H1 z4 n1 `/ I) O9 m2 T  N3 A$ i; {' b
%实时输出结果
1 v6 j, k$ B# h/ |! e3 X: w. K
1 U- v- Z: G" Q6 f; e%输出当前种群中粒子位置
" m- G7 R. Q  k' ~subplot(1,2,1);* ]5 [8 Y+ H6 J* A3 S$ C& i5 b
for i=1:popsize- u& h/ X4 e! }& R& `
plot(pop(i,1),pop(i,2),'b*');
4 {0 Q5 b1 p6 W7 C# shold on;
6 Q2 |1 K3 y8 G8 E5 q4 t4 v1 [end  z; `* ]. S& M

( B& `2 i, v3 c/ D5 c; Uplot(gbest_x,gbest_y,'r.','markersize',20);axis([-2,2,-2,2]);- B$ N% J; }% x7 x
hold off;1 W) P1 ^0 N! m

7 v0 |: _6 A: {* h3 Xsubplot(1,2,2);
( F* C1 I& ^; Caxis([0,gen,-0.00005,0.00005]);
4 |' s. a  C% w5 M" C6 v, j) r2 J$ T* C' \, Y9 O2 s6 s/ b
if exetime-1>0
( x& w& b9 m2 ~, z8 A* F% L( ~line([exetime-1,exetime],[best_in_history(exetime-1),best_fitness]);hold on;3 j, C$ i$ }+ C1 w& e% \
end
9 U* E! |1 d$ _1 L" N  T5 q( k
* {9 r7 k2 ]3 j( ?%
粒子群速度与位置更新
# t0 m  A9 L, O: l5 w/ ]" K
5 L2 D5 Q6 y3 g! Z% T: z%更新粒子速度
0 Q7 }) {2 f. efor i=1:popsize
9 Q# k) G! Y# Q0 s# f  ^pop(i,3)=rand()*pop(i,3)+c1*rand()*(pop(i,5)-pop(i,1))+c2*rand()*(gbest_x-pop(i,1)); %
更新速度
# [& x( [! f$ k2 _9 apop(i,4)=rand()*pop(i,4)+c1*rand()*(pop(i,6)-pop(i,2))+c2*rand()*(gbest_x-pop(i,2)); 3 [, T- F' V& [+ E6 Z
if abs(pop(i,3))>max_velocity# i' g" m! v) S" D* {5 n
if pop(i,3)>0; L: F9 I( d1 n
pop(i,3)=max_velocity;
& G6 R. L% ~$ S, M4 K' Lelse  N; U" M6 \! w* ~1 L/ @
pop(i,3)=-max_velocity;
2 ~# [. O5 I! i1 e1 ~end6 d2 }- z6 S& `, n+ P* Y/ W9 e% T# {
end
8 S( T. [7 U- nif abs(pop(i,4))>max_velocity* I: g+ ]/ o. m" p5 r7 N/ X
if pop(i,4)>0
# r% h( m) w3 [; ]: P0 U; K, Qpop(i,4)=max_velocity;
; i# k2 o) H$ K: d/ b4 c! a) c! Welse
# a( t" O5 ?  W! M) D8 zpop(i,4)=-max_velocity;
, Y1 v* D/ T6 y  w; q; E' n5 Kend4 d. w6 }+ @& \( |0 O& T
end
, `. k! k6 e  @# Vend
, w3 s. \4 ]+ W! O3 Z: d: H3 H- |5 ]4 ]0 ^1 `
%
更新粒子位置
: J; E5 O* V6 o# |# xfor i=1:popsize$ ?9 u6 [2 O5 R1 L) H( x3 r& b
pop(i,1)=pop(i,1)+pop(i,3);* O! Z6 z- [3 y) |! T
pop(i,2)=pop(i,2)+pop(i,4);% N  s4 ~4 J  v5 `1 _
end
1 J; B9 G( ~3 o+ `3 l, A' p

) b/ ~8 g. r* G3 a) l & Z- P0 f  o+ V8 E! }

) C0 q* h5 A) {! u# m
4 b, Q4 y9 [* t; ~6 I0 @ ; M& d: B2 x4 S5 u" I+ ^( a7 N" U

  N8 m: c( Q7 T! w; J
* Y; X" D) f1 T9 U% I/ |9 t! H" [7 g+ w : N% x# L  p  `0 [) ?6 b
2 z& x8 t, }8 I+ h

6 U4 l0 X3 x# M0 P& v, x/ q 0 S' p& E7 P- n+ F/ \3 Y
" B* d" M1 a7 K3 Z9 m
2 I- T% I. M8 d( U& u3 t

8 |: P% S5 v# [, S& E 3 K4 z$ N9 q; o9 m1 y* o/ ~, i
- B3 V- F# I" Y/ ]1 W5 m
; X- x" \9 R& N* l4 @
% A SIMPLE IMPLEMENTATION OF THE9 w. S- U* `& L$ Y; d9 J7 j
% Particle Swarm Optimization IN MATLAB: A" I$ Q6 o/ M: H4 N/ h) V
function [xmin, fxmin, iter] = PSO()- r# F2 j: b4 }: X
% Initializing variables
" W9 j0 U4 m# r/ `  p" k& O, u: y! Esuccess = 0;                    % Success flag
# M! F; l. K( w0 i  q% Q3 X! _' |& LPopSize = 30;                   % Size of the swarm* o+ X' A; ^2 ^7 y) z) m
MaxIt = 100;                   % Maximum number of iterations
: x+ ?! t1 p, r& v( ]$ ziter = 0;                       % Iterations’counter
, h$ K1 q; |8 s3 ~- mfevals = 0;                     % Function evaluations’ counter+ y$ u8 ?9 k5 n4 `. p# r
c1 = 2;                       % PSO parameter C
1& x& z+ o& Z8 f6 T
c2 = 2;                       % PSO parameter C26 O8 j, }5 o+ p  e
w = 0.6;                       % inertia weight) W% Q! v3 u+ f, O1 B- ?, F
                  % Objective Function3 o% ]& [" O) S
f = ^DeJong^;
) T; H( J( l5 s: x' i2 u& M; F9 v0 Mdim = 10;                        % Dimension of the problem8 U# h( V# I1 O9 P$ m, [
upbnd = 10;                      % Upper bound for init. of the swarm
" p" X1 v6 b6 Y, [8 Z5 T+ ^, zlwbnd = -5;                     % Lower bound for init. of the swarm
* F" Q! z$ }) u/ P$ NGM = 0;                         % Global minimum (used in the stopping criterion)
$ A$ c& f* M8 \ErrGoal = 0.0001;                % Desired accuracy
! q# e  ~; h3 w! w, i$ d' \6 v
" P7 p- y+ h5 o% Initializing swarm and velocities& k+ B: f" a% M
popul = rand(dim, PopSize)*(upbnd-lwbnd) + lwbnd;
% a8 F4 N, ]. h4 g' j% P1 W* Mvel = rand(dim, PopSize);& |5 ^3 ]: K* R1 T
& ~8 v6 F2 H2 U
for i = 1opSize,% I& Z' B) j, ^2 l$ N0 J
    fpopul(i) = feval(f, popul(:,i));% |. r1 U, k0 ]5 ~2 ?1 U. D7 I
    fevals = fevals + 1;
( d+ ?  x! x; ^$ P. A/ |, z0 ]end) i4 G5 h7 Y% P; }

8 {: b6 t6 j9 I4 u' ebestpos = popul;
3 ^& ?* @2 O, T% \# mfbestpos = fpopul;6 U7 K; M& j2 w) ^) v
% Finding best particle in initial population
7 `2 {" J  \" g9 z% w[fbestpart,g] = min(fpopul);) M) V8 M$ L' w* I' x' q
lastbpf = fbestpart;7 W8 _6 M3 _+ J

7 I* I5 S" X  }1 [4 \while (success == 0) & (iter < MaxIt),   
! W/ D- P0 k. G0 `; b! C    iter = iter + 1;$ z" H0 r* l. b6 D" _0 T9 N3 W
# ^) _; E: P. x! ^% b  J
    % VELOCITY UPDATE7 P! j+ N4 s/ h3 I7 C
    for i=1opSize,. p1 n/ q! b; q4 M) ?2 V) N" y
        A(:,i) = bestpos(:,g);
: e2 w7 K. [$ q# p0 R- b    end5 Y! {# y! Q2 m4 q8 A8 X
    R1 = rand(dim, PopSize);; U& g8 t+ D; J% M
    R2 = rand(dim, PopSize);0 i# s  v  c+ t3 [9 F
    vel = w*vel + c1*R1.*(bestpos-popul) + c2*R2.*(A-popul);) K, J$ d8 C8 M" ^) h4 z( ]/ |" ]

  h; {. E1 r7 }1 `7 O, ]    % SWARMUPDATE
4 f; G" l0 q1 S7 B( J. q( k9 ], p    popul = popul + vel;
0 T( i1 T+ T/ L9 z+ Q3 o    % Evaluate the new swarm* _7 U& `& W6 Q1 g1 K, f4 S2 M! x
    for i = 1opSize,
9 x* ?- w. e! f        fpopul(i) = feval(f,popul(:, i));( a7 Q* m8 X  F/ h8 ~
        fevals = fevals + 1;
1 _$ t9 w; ~9 O) E    end
1 {, `' F9 |. c+ ?( C; l. \/ D" N    % Updating the best position for each particle
" p, d5 P( q- R2 Z" k    changeColumns = fpopul < fbestpos;6 M9 k: V" n$ M( m; }1 |/ u
    fbestpos = fbestpos.*( 1-changeColumns) + fpopul.*changeColumns;! E0 d: h0 q: B8 v% F
    bestpos(:, find(changeColumns)) = popul(:, find(changeColumns));$ U5 K$ }* g& h0 y) Q
    % Updating index g4 e8 F8 R6 j8 N* |- T1 D9 w
    [fbestpart, g] = min(fbestpos);
. T: p& s5 M) [' z+ ]/ V4 z    currentTime = etime(clock,startTime);& |' }" ^% _8 `6 Q$ z5 G6 g0 H
    % Checking stopping criterion
9 c8 o) w. L2 f9 {& A! `1 H    if abs(fbestpart-GM) <= ErrGoal
/ B8 Q$ C" ?: r7 O/ K1 p        success = 1;5 r: H/ e" v( D9 L4 A1 G
    else
! F/ [& E/ `$ r% q+ \        lastbpf = fbestpart;: i5 L/ e7 j7 a4 ?- c- ?
    end
1 b  n8 |+ C: o; _
* P0 h! u& m, @6 \end- z+ Y, c: U7 e* z( d6 x$ ~

! y: i" _; m% U9 c: M% Output arguments
& z' j1 `4 i3 ~# kxmin = popul(:,g);
9 N; j+ G3 X: |0 I6 tfxmin = fbestpos(g);
( H7 o' \) n( e& H% s0 X, A+ U2 M
fprintf(^ The best vector is : \n^);2 M& G) d) c  U5 ^, |
fprintf(^---  %g  ^,xmin);4 {: m" J7 @" ~6 f! M" K& b
fprintf(^\n^);
5 e8 _2 @3 y7 J& j# u$ `# }%==========================================# F+ q: a6 h0 X  x- o
function DeJong=DeJong(x)
' L' e4 L2 I; A( P( @DeJong = sum(x.^2);

作者: 316855894    时间: 2010-8-9 14:49
看不懂。模糊模糊的
作者: ∵日¤新∵    时间: 2013-1-24 01:11
好像好难啊!!!
作者: ∵日¤新∵    时间: 2013-1-24 01:12
好难好难啊!!!




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