数学建模社区-数学中国

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- p8 o4 J+ g: S
% 2007.1.9 By jxy
7 u1 F2 R, u8 k. u%
测试函数:f(x,y)=100(x^2-y)^2+(1-x)^2, -2.048<x,y<2.048
4 H6 X/ D% Z. V' a4 Q( e# o$ S%求解函数最小值9 N- |4 @8 D& c* o0 r

5 h- T/ s3 F& ]6 u. h. \global popsize; %种群规模: n( i: y; ?0 V+ D9 F. z7 z5 ~7 F
%global popnum; %种群数量
: s3 V& v) L" D  w1 |+ ?global pop; %种群
% ]4 K$ r) m) i  Y1 Z5 d%global c0; %速度惯性系数,0—1的随机数' A" [+ M2 h; w
global c1; %个体最优导向系数
# h( i6 O, e* \0 w* f* S  wglobal c2; %全局最优导向系数
5 k5 O$ Y! I0 L# _+ wglobal gbest_x; %全局最优解x轴坐标
; ~& V7 x& F8 x2 h/ wglobal gbest_y; %全局最优解y轴坐标; b0 }! z3 F2 e/ E6 j1 J
global best_fitness; %最优解7 }: b+ y( _9 `' J7 p
global best_in_history; %最优解变化轨迹
0 q3 c3 d3 C0 a! z' N9 vglobal x_min; %x的下限
. q. t8 d* o( ~/ sglobal x_max; %x的上限# }0 s2 Q6 N. s9 G+ G
global y_min; %y的下限
8 B0 L& o" w( S3 V: H- Gglobal y_max; %y的上限# z) _8 B( ]+ e0 t0 P2 C5 r
global gen; %迭代次数( r2 G2 g" n1 i
global exetime; %当前迭代次数
' L0 s; J3 g; _: x  Xglobal max_velocity; %最大速度8 [2 x: R5 [' g2 h+ w8 G' W

3 {% Y% J4 B) {& Xinitial; %初始化* ]/ {; F1 ~9 ~8 ]2 I

0 x1 G& t* Q' ffor exetime=1:gen
+ h  _+ B: ?9 S! Z, k5 X1 noutputdata; %
实时输出结果( ]& c6 u  D  f6 v  p5 x& B
adapting; %计算适应值- x7 ^5 l0 {8 s; y, s5 f
errorcompute(); %计算当前种群适值标准差
3 h, |& a, |; x" z' _5 d+ Oupdatepop; %更新粒子位置* q- }- `% @: A7 M) n6 Y* w4 X
pause(0.01);
' L' ]) V3 @: Fend
( c/ w" ?0 B6 D8 ]
/ U) B8 ^  i# L2 ~. R! xclear i;& V  @/ {) y8 O: k. O
clear exetime;3 N4 P( J4 D$ _# R) D9 Y7 F
clear x_max;
& U+ j& W1 n: B( Mclear x_min;# [4 l- y, `9 O4 g3 w$ w) B
clear y_min;
% T$ Z- `2 F) N& tclear y_max;
: q6 w  a, v8 e  O( v6 u
0 N3 D6 o- e1 C% J: u8 E; W# k%
程序初始化
% {# a9 a9 F7 d9 Y) S3 s% W7 f7 Y: c0 C$ ^$ [" h& v/ E2 F
gen=100; %设置进化代数1 x+ e6 ?7 r4 Q+ ?$ w
popsize=30; %设置种群规模大小
+ f6 x# b+ |. `: {3 `3 |' ubest_in_history(gen)=inf; %初始化全局历史最优解
; J  z: r# m  G: }. Pbest_in_history( =inf; %初始化全局历史最优解
  [/ L5 |  O* b$ qmax_velocity=0.3; %最大速度限制
$ ?. `6 u. H0 D- lbest_fitness=inf;  K' p6 F9 S( {4 _( Q# B+ o
%popnum=1; %
设置种群数量- [7 C% `1 o+ o: w! _0 J) n
/ a# t& i+ [6 O) F4 a4 {5 S; ^9 W
pop(popsize,8)=0; %初始化种群,创建popsize5列的0矩阵. o+ @- A3 a+ C- ~4 M4 }
%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
" a5 ?% ^( `5 l9 R4 s. p%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! G6 Y$ r+ D6 ]! `
%7列为个体最优适值,第8列为当前个体适应值
, W0 F2 m  N7 R0 t; F9 l, P8 X2 G5 b& I4 s1 M1 e  E5 l1 \4 t
for i=1:popsize: c! J8 G7 s4 X& m8 F' p3 c
pop(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
2 {( S+ T7 P( l6 b6 p6 Mpop(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
: \* H$ Z* J# ^* j# ppop(i,5)=pop(i,1); %初始状态下个体最优值等于初始位置
2 w* Z- J, h6 G* mpop(i,6)=pop(i,2); %初始状态下个体最优值等于初始位置# R& e2 g, N5 }" W
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
& s( |# P8 t" s: P9 y& {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0.00015 V) v: P( b2 C. x
pop(i,7)=inf;
4 `0 Y' z; Z' n: s3 Tpop(i,8)=inf;' I( t5 h8 y" h' e$ a2 b
end
0 J' C2 U0 }$ a0 g; r3 o$ V- }# q7 O- P0 o3 J9 n' }7 R) K
c1=2;  J4 @! C, \  T$ n# {
c2=2;
8 G; S$ z# b6 N" F3 v+ {! h3 {3 px_min=-2;
6 f. X2 Y5 u0 `( u% `y_min=-2;
0 E% o$ L( C9 }" Z# y6 t% d6 [x_max=2;
: ?: X5 K, B, E' w, my_max=2;9 M& l3 u' m6 e) ?
- g# s$ v/ G7 x$ ^2 y* P
gbest_x=pop(1,1); %
全局最优初始值为种群第一个粒子的位置
0 R3 s% I- T1 V! xgbest_y=pop(1,2);, }! }* B% R  z7 B! _3 T6 A
7 X) B4 N1 ^5 R
%
适值计算9 @5 i( k7 }* b" i" [, _" z
% 测试函数为f(x,y)=100(x^2-y)^2+(1-x)^2, -2.048<x,y<2.048
3 _+ O/ s$ t$ ?# n) |9 U5 m3 b' F5 w
%计算适应值并赋值( r2 Q  d0 U6 K0 Y* M$ s
for i=1:popsize9 o+ {' q* X4 N% R' D+ |
pop(i,8)=100*(pop(i,1)^2-pop(i,2))^2+(1-pop(i,1))^2;
6 j, `" t8 |; ^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
# o6 k# b. v8 k9 N+ C- ]. L9 d0 ~pop(i,7)=pop(i,8); %适值更新. P1 v! X, ]7 [% Y
pop(i,5:6)=pop(i,1:2); %位置坐标更新
7 D7 v/ X1 N& Z) f3 q& q" o6 Aend2 F$ b  D5 M5 i* |
end
4 I' m6 C5 c- h; T
# F  g+ j. s* b- m; R8 p%
计算完适应值后寻找当前全局最优位置并记录其坐标& w( ^1 U0 `- k5 ]4 y
if best_fitness>min(pop(:,7))' t# B* j5 G8 S, c0 x9 M- C
best_fitness=min(pop(:,7)); %
全局最优值% V6 y. y* j3 ]: Y1 W
gbest_x=pop(find(pop(:,7)==min(pop(:,7))),1); %全局最优粒子的位置
! q( C( ^5 m% s! }' Y

4 x/ u4 N! M6 U( P  fgbest_y=pop(find(pop(:,7)==min(pop(:,7))),2);
: o7 z5 R; d" X' k. j- K; aend! C: E5 m* R5 {

3 o9 z; m" |: w" V5 x" x# O7 W* ^; Kbest_in_history(exetime)=best_fitness; %
记录当前全局最优0 Z) i9 Q1 P# [2 o3 {' K

2 P- N# |3 i. Y8 V" N7 n%实时输出结果
' d0 h3 F+ _( Z1 i9 f2 l2 `
( K1 m5 |% N& U%输出当前种群中粒子位置
9 z5 l* ^; B$ M: i7 F6 Esubplot(1,2,1);
2 |1 T/ S  n( n7 |3 Efor i=1:popsize
' S9 O7 v* O* D5 L6 zplot(pop(i,1),pop(i,2),'b*');
# g. o. T3 c. T1 j4 Xhold on;" |- y' ^* B. }
end5 b) R, H9 n- J1 K) W6 `

% v; @2 l  w: ]& L: m1 C" Q( w7 @0 F7 c1 }plot(gbest_x,gbest_y,'r.','markersize',20);axis([-2,2,-2,2]);
, t; Q) l! L# x: m! l4 _1 w3 m2 ^hold off;. F0 y; p0 \5 X3 M
/ d; f* `' v& W7 S
subplot(1,2,2);
# r& [, j+ s: a5 Faxis([0,gen,-0.00005,0.00005]);
$ l: U$ L1 h# K1 P
4 V+ _6 ^8 f+ S4 E; l, w0 kif exetime-1>0  Z, X9 h1 t9 l3 \; K8 R4 w9 b
line([exetime-1,exetime],[best_in_history(exetime-1),best_fitness]);hold on;# g6 _; g: e0 U. Q8 h( a9 N& g. O5 Y, G
end
# \& _! s2 n/ l/ `4 B  o) Q1 f+ o
%
粒子群速度与位置更新
7 c0 _; R: j# Q+ V' W( z1 t  H7 ^! u6 ?! e' f2 W
%更新粒子速度7 i+ f& J- o$ D8 Y9 n2 T
for i=1:popsize
9 ]) ?: L& g6 Q! E1 tpop(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
- Z5 s  g2 T& Y: D2 Z- @' m& O% [+ Ypop(i,4)=rand()*pop(i,4)+c1*rand()*(pop(i,6)-pop(i,2))+c2*rand()*(gbest_x-pop(i,2));
3 z8 R0 |& a! C) {if abs(pop(i,3))>max_velocity( e; y# ?4 Q+ ]" Z) i0 q4 \% U0 o
if pop(i,3)>0
( C8 |- m% Q" D8 ?. u* n$ Dpop(i,3)=max_velocity;% z3 M5 L4 w% F" O1 H& x- o
else' L# M8 Z5 [9 j$ i5 B- T
pop(i,3)=-max_velocity;! j  ~* j! I& [8 R* p6 b0 Z0 t) L
end) w' s3 |( A0 e% X# |
end
, [& y4 o- E* e, b# Sif abs(pop(i,4))>max_velocity7 ~- t5 M; q' x" w$ f+ m4 T! O
if pop(i,4)>0
6 a0 H% n) I8 `pop(i,4)=max_velocity;5 R" C8 i. B& c/ U
else
7 R( e- g5 Y0 y  L' @pop(i,4)=-max_velocity;
( ?1 h8 V1 M' T7 Lend( W) K- k% z, ?! L+ Z
end
% |, g% S. _0 i7 Vend9 o6 q& |  w& r7 _
# U: |  G5 {2 e# d
%
更新粒子位置# s; g) h* k* P* d/ q
for i=1:popsize* ]/ ^4 D6 _1 F
pop(i,1)=pop(i,1)+pop(i,3);% f+ W. f1 M% ^# N  @
pop(i,2)=pop(i,2)+pop(i,4);
+ s& D1 h: t: }" d  K: Q3 _end

5 D  E: Q5 G; f
2 S: w+ X8 Y# t4 G 5 U& S, n4 u2 E9 b; z, B3 [

  }( l' N8 G: O- U# F & ?3 |5 U) P" s6 m* n4 C4 _

6 P5 n, L- v9 A3 O
' p- E& K) ?, l+ R) p
0 P/ G* {% h9 u) x/ w+ h5 Q  L : j0 V# ^% c! @6 n9 c- B. W
: `* J& Y  Z, W$ _% R2 T
" W' }% K5 O* |# B" J

0 E8 U! j2 ]* Z+ V
, D' r+ z( m. ?7 C. ~/ R / X3 z2 Z! S2 O- x
+ u! S4 W) F1 j: V

: `5 I- C5 g7 c9 n+ I0 R1 D
* U+ q3 Q( C% v% m, L1 }
1 d; K; L2 c' h. J! v% A SIMPLE IMPLEMENTATION OF THE
* }4 b: g6 d: M2 f0 |" E% g% Particle Swarm Optimization IN MATLAB0 f/ R/ n5 o. b5 E( ?
function [xmin, fxmin, iter] = PSO()* g7 `' j+ F0 |) c* w
% Initializing variables; G* k: Y: d3 a! x
success = 0;                    % Success flag
6 h5 [; d! M% Z7 w0 X8 s0 n+ gPopSize = 30;                   % Size of the swarm
; K; n  P$ O; i- a5 O  DMaxIt = 100;                   % Maximum number of iterations
  i! h8 q( H1 v% ]" `iter = 0;                       % Iterations’counter! B  c1 h: k6 W& V
fevals = 0;                     % Function evaluations’ counter" k! j7 o( R( h
c1 = 2;                       % PSO parameter C
1
6 I" p3 A8 Y: n  W2 n5 jc2 = 2;                       % PSO parameter C2
6 X7 l0 p2 [. W( D2 Qw = 0.6;                       % inertia weight8 O% a7 p. \: p$ O* z  L5 _% d
                  % Objective Function6 g5 ~: O% f8 }4 Z) @$ s
f = ^DeJong^;
/ x' h9 z9 j& ~$ C, P9 odim = 10;                        % Dimension of the problem
) [0 D5 U! I( H9 r2 t2 c# ?7 uupbnd = 10;                      % Upper bound for init. of the swarm
2 G) M8 d7 Q4 Vlwbnd = -5;                     % Lower bound for init. of the swarm. S* f1 x, s3 _8 V8 j8 J
GM = 0;                         % Global minimum (used in the stopping criterion), H" g1 K( R+ }3 q9 T9 O
ErrGoal = 0.0001;                % Desired accuracy3 ]0 x, P; U. V  w6 y
1 C3 ?/ k. c+ b- R
% Initializing swarm and velocities
5 C; m* \$ R! H. z4 C! Xpopul = rand(dim, PopSize)*(upbnd-lwbnd) + lwbnd;; T- y* [( J1 p
vel = rand(dim, PopSize);
; e0 ?  ]% M/ c' Q2 @% D9 D4 u' c  N( H
for i = 1opSize,& U) v- ]* L3 g3 M! j" V5 X. w  H5 |
    fpopul(i) = feval(f, popul(:,i));
0 a6 y7 `/ E+ v& _3 D+ ?! X! R# }    fevals = fevals + 1;
  F% C' P* W7 W. w2 v( m- eend1 L% W6 I2 W* ]" b/ A
$ [0 }+ X, q& @6 C( p$ G3 y& x: l- t
bestpos = popul;
3 N( a) E$ d; ^# _6 m' A* L" s8 Pfbestpos = fpopul;% V$ V4 k; L7 s  g
% Finding best particle in initial population
6 Q! [& w  b0 m! i& |[fbestpart,g] = min(fpopul);
  Z! X; X  W2 H) v7 b  slastbpf = fbestpart;  J7 T: P6 d) q1 z) w" M) l
+ ]2 d; C6 x. \' u7 x# t5 z% n% N
while (success == 0) & (iter < MaxIt),   
0 Q0 r9 ~" F( E    iter = iter + 1;
/ [9 z# F% j5 @# t2 p7 {8 E; h. V8 \
    % VELOCITY UPDATE7 K( R9 W8 S% G  R( D1 _
    for i=1opSize,. e8 l+ ]& W. p" i
        A(:,i) = bestpos(:,g);6 p# z1 z. Y: O  U
    end2 f7 S; h* ~  \# P: C' Z
    R1 = rand(dim, PopSize);
9 _) h0 B0 p# p9 x- L* p% b' y    R2 = rand(dim, PopSize);
  U4 U. q2 z. G6 H* P" v    vel = w*vel + c1*R1.*(bestpos-popul) + c2*R2.*(A-popul);
6 e' M: l1 l" H7 N- Q3 H' O
3 j- e7 P* M! ?5 L) d    % SWARMUPDATE
$ }2 e2 P! {& g5 k    popul = popul + vel;
- h# m; D/ L( X' {    % Evaluate the new swarm
2 Z6 d: j9 ?% T  `( R7 x. S" y' m    for i = 1opSize,' B5 y7 y+ ]; Z' D* g" y- J1 t$ ~
        fpopul(i) = feval(f,popul(:, i));
: {' b% {+ G: Z$ E+ E        fevals = fevals + 1;6 A+ ]9 d) W$ i$ n/ K7 f" {
    end
! T1 s7 A1 z* g0 |4 x    % Updating the best position for each particle
' J" Y9 u$ J6 `& `    changeColumns = fpopul < fbestpos;
' R3 b( G/ B  s+ Q    fbestpos = fbestpos.*( 1-changeColumns) + fpopul.*changeColumns;
) L4 H9 p' h# s1 o. O; g* u    bestpos(:, find(changeColumns)) = popul(:, find(changeColumns));4 {5 b: [9 z1 P* x/ u& M* A. U. [  G
    % Updating index g, E0 ~. j8 _8 b' w3 r& @4 `. }* `
    [fbestpart, g] = min(fbestpos);
' d- T0 H4 a6 _2 `) B    currentTime = etime(clock,startTime);7 Z& a. v5 V$ y2 ?6 m8 x) R: F5 D
    % Checking stopping criterion
. ?# L# R: h1 l) ~# E; {    if abs(fbestpart-GM) <= ErrGoal
$ Q4 o$ l! D9 T6 _" `+ Q        success = 1;
" X' q7 B% v$ `- Z; R! J    else% J  o  O# C6 o
        lastbpf = fbestpart;
7 B% U/ W, B. m# V4 M    end# E6 Y- n, B3 ]9 j

$ E6 D; W$ q. E" i' wend1 B8 j: O6 f. p# G, g; L+ E

, U, |& C8 h: m5 g/ g8 z9 ]* r, B% Output arguments- ^2 _" {: U2 y( B& A
xmin = popul(:,g);
) |3 C, y8 ?  N  L$ B: dfxmin = fbestpos(g);
1 @  U* X" Q* e& X5 ~6 d* R" J; D
: n& w1 K; g4 _, z1 Bfprintf(^ The best vector is : \n^);. H. ~3 _: j+ b) j  n% V" [$ `+ z
fprintf(^---  %g  ^,xmin);
0 @$ b, l' P* W* @4 wfprintf(^\n^);
/ c8 C5 K5 d/ `9 m9 J* e%==========================================
0 L3 [0 w$ t3 H0 M1 ofunction DeJong=DeJong(x)( M8 A& R2 T8 {2 x/ x% O; ~' i8 w
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!!!




欢迎光临 数学建模社区-数学中国 (http://www.madio.net/) Powered by Discuz! X2.5