数学建模社区-数学中国
标题:
标准粒群优化算法程序
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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
! n# M# b2 r+ ^ j1 E5 U3 d
% 2007.1.9 By jxy
* A) A% ]: }6 X! A, C7 R
%
测试函数:
f(x,y)=100(x^2-y)^2+(1-x)^2, -2.048<x,y<2.048
* Y' Q" |, N! s
%
求解函数最小值
9 R+ ~0 V0 {. I6 _
8 w9 J s! a* O2 B3 E
global popsize; %
种群规模
; F' a2 C( U; O+ Z7 ]3 Q+ `
%global popnum; %
种群数量
: E1 a5 ]& \# v# m4 r: a6 a+ ]
global pop; %
种群
4 ^$ g7 a" ^# {" ?& _
%global c0; %
速度惯性系数
,
为
0—1
的随机数
5 R; r q* G: v
global c1; %
个体最优导向系数
- D% U t$ |# I( M/ x
global c2; %
全局最优导向系数
, O! C( N7 t- b1 u
global gbest_x; %
全局最优解
x
轴坐标
7 v* b- H) {+ R5 C
global gbest_y; %
全局最优解
y
轴坐标
* I2 m/ y; ^6 b, G& B# B
global best_fitness; %
最优解
% `1 ]6 V' k$ _0 c( e
global best_in_history; %
最优解变化轨迹
: `6 A) t* C- F6 x3 {" S
global x_min; %x
的下限
( b' c+ t0 ?" O0 j) p+ ^
global x_max; %x
的上限
9 y. N* k) S* J! L$ U
global y_min; %y
的下限
+ ^; s8 T9 L* }1 a
global y_max; %y
的上限
$ u t8 l/ M$ t. ~- J5 N2 j2 Y6 l
global gen; %
迭代次数
+ T& F4 E0 r1 _( O7 J! x# }
global exetime; %
当前迭代次数
: N8 C) l4 J# q6 Z) F) p
global max_velocity; %
最大速度
0 J( T" R" c2 [* P, g/ |" x6 s1 t
2 r# C4 |! i9 [6 B' R+ q
initial; %
初始化
# ?* n9 F: r2 S. I1 Y: G& I
+ X. P! `4 r' ]; V
for exetime=1:gen
: K" u2 l3 }* E& H3 P9 x4 w
outputdata; %
实时输出结果
" X% {9 A7 g* H& X h W0 x O
adapting; %
计算适应值
: Q2 R! X" h6 }8 _3 T# U
errorcompute(); %
计算当前种群适值标准差
# v- X9 i3 D- p _( Y5 \8 @
updatepop; %
更新粒子位置
" \! R F. s- v- N
pause(0.01);
/ y+ l& @4 r8 j- b& S Q- D
end
- y G' i8 W3 o1 I7 i. K
1 R0 b9 X% Z6 b) X
clear i;
9 {5 b* v' j* z9 s) N
clear exetime;
9 I# }) J% a8 H2 L
clear x_max;
/ x+ g; g8 L7 X" O, h# R1 \: z
clear x_min;
) l; H/ Q3 U( V, Q
clear y_min;
, D8 d3 ]: ?# ?$ d s1 U
clear y_max;
- u: P, {, b# n/ ~' h$ }' ]& A
+ Q, ?* F h/ g N& E7 T# Y, @. n
%
程序初始化
% g# E- R, z, {: W6 K
4 S1 |, m# a2 G G3 {
gen=100; %
设置进化代数
c/ |5 L4 K9 Y8 R2 l ^5 T# a
popsize=30; %
设置种群规模大小
1 ]; U; x: t4 m
best_in_history(gen)=inf; %
初始化全局历史最优解
$ T8 L2 h' q7 k7 p4 D" A. z
best_in_history(
=inf; %
初始化全局历史最优解
! q$ k7 Y1 K. C& U3 V! k( P# \! H
max_velocity=0.3; %
最大速度限制
6 ~( S0 B1 L+ F2 o9 B
best_fitness=inf;
+ N/ c, h c0 ?" O) A# l
%popnum=1; %
设置种群数量
9 @" a- Y6 g7 A! I, L; z6 I
0 s& H% X. V- k
pop(popsize,8)=0; %
初始化种群
,
创建
popsize
行
5
列的
0
矩阵
; _8 Q$ O& p% G
%
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
5 K; A# ^4 S" @8 B$ ]
%
第
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
x8 E$ _, k+ D
%
第
7
列为个体最优适值,第
8
列为当前个体适应值
' G1 G( ?2 u; P0 S
' c4 a& z7 s6 S! K
for i=1:popsize
( m& m. b- Y/ m( N1 R: \4 J
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
( m3 z/ C9 b* E- M, P5 \8 l
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
' l) j2 k' I0 f' m
pop(i,5)=pop(i,1); %
初始状态下个体最优值等于初始位置
$ Q0 A4 o0 g* D; A! s$ H
pop(i,6)=pop(i,2); %
初始状态下个体最优值等于初始位置
[! n3 f9 u& n5 a
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
' [6 Y5 i- F4 g: B1 \- E5 ^
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
6 L6 X5 ?2 }2 b* y. a$ i0 T7 O
pop(i,7)=inf;
5 K6 t! z. ^5 D* E! b' k# C
pop(i,8)=inf;
( l9 T3 T/ h9 _1 O' V
end
% r# S* q! L: s* Q% e; _( _0 ^* ]3 m/ x
* h3 G" }) ?$ ?. ^6 c$ j
c1=2;
i- L& r# m/ k' q0 K; g4 l; t1 U
c2=2;
! a* ~( l0 R4 C, N A* D
x_min=-2;
) S! I9 q, f `5 O
y_min=-2;
" z# l H2 S) {+ g) ?9 U
x_max=2;
2 {, E% s. _4 H, P" S+ p
y_max=2;
, B# k% R7 [6 z+ Z
2 D( [; h9 c9 t+ s2 |
gbest_x=pop(1,1); %
全局最优初始值为种群第一个粒子的位置
! D7 a! C. ?- x4 v9 T
gbest_y=pop(1,2);
; {( A# p/ m$ C9 l5 r- w
0 h2 C, \3 x& E3 h; e- C
%
适值计算
. v6 W( [9 X! s5 \- h
%
测试函数为
f(x,y)=100(x^2-y)^2+(1-x)^2, -2.048<x,y<2.048
) c0 |$ @+ E: N8 i5 o; g% l% o9 W
9 X+ q9 h: Y( `' u. b8 T/ P0 @
%
计算适应值并赋值
9 p1 v5 i7 O) |6 M" L# c8 \% l/ Z
for i=1:popsize
7 W8 k9 J* p+ H" D: S
pop(i,8)=100*(pop(i,1)^2-pop(i,2))^2+(1-pop(i,1))^2;
$ l/ V9 i, U/ `! \
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
5 \, L S4 p7 D8 l5 u; X8 D3 Z
pop(i,7)=pop(i,8); %
适值更新
- U n9 d. Q# i/ f2 p
pop(i,5:6)=pop(i,1:2); %
位置坐标更新
7 n6 t |; x$ u" x; a
end
/ }, i0 u# z" a+ C2 N3 M
end
% q" G: T" ^: L3 n- Z9 ^; r5 v
. p/ ]' z a* D) l; a
%
计算完适应值后寻找当前全局最优位置并记录其坐标
5 s7 d; _! F3 E+ R* e& E2 I+ ^
if best_fitness>min(pop(:,7))
4 }2 ~ }7 Y& S( ^+ D
best_fitness=min(pop(:,7)); %
全局最优值
8 T M8 C8 O- l: t" N
gbest_x=pop(find(pop(:,7)==min(pop(:,7))),1); %
全局最优粒子的位置
y$ c% c4 N! a2 Y0 V) C Z
8 f) u3 N/ K% z
gbest_y=pop(find(pop(:,7)==min(pop(:,7))),2);
' G2 q2 Q& \/ r7 y
end
1 H3 j! t/ b- ?! `3 }
4 R( V* ?' y3 h* A% t
best_in_history(exetime)=best_fitness; %
记录当前全局最优
) b2 g/ @% W: k* v
) _' ?: }$ e" z8 i
%
实时输出结果
9 t& f5 J6 B6 B, E+ Y6 N1 j
$ x/ q, g/ c% j% y) f& P. D# v
%
输出当前种群中粒子位置
0 |: i3 c. u' F. L; i6 ^
subplot(1,2,1);
7 h$ S* K2 m- Y1 U9 n+ z
for i=1:popsize
3 Y' K" b8 o/ `9 R, \: ^( o
plot(pop(i,1),pop(i,2),'b*');
9 U' P" @: u2 _! O
hold on;
( _7 s0 o& o# n: I7 G6 v1 @: y
end
7 t0 \$ F2 x- M2 O4 t
" Z6 s d" S5 A/ d3 P5 V
plot(gbest_x,gbest_y,'r.','markersize',20);axis([-2,2,-2,2]);
+ B+ ]. a: n4 j _* \% e+ A
hold off;
, `/ ^+ a) U8 {! T7 n$ K2 F
) I! Z7 l5 R6 |
subplot(1,2,2);
) k2 u4 C# ?& {4 e# |
axis([0,gen,-0.00005,0.00005]);
: a5 N+ ]2 N) F
2 d& @7 d9 S1 O' F+ x0 m7 Y
if exetime-1>0
$ w8 U0 f9 H& h( A
line([exetime-1,exetime],[best_in_history(exetime-1),best_fitness]);hold on;
; f5 R$ T. N$ y. r3 D
end
3 ]# d# s7 W' T: L* ~4 G1 i
7 P/ B! D7 {4 e: e: w& |& K
%
粒子群速度与位置更新
/ i5 Z4 t! a3 }: t
, l" \( l6 d2 L3 `0 r8 {
%
更新粒子速度
7 e" ~5 }# A" A4 I! s
for i=1:popsize
( G2 R. n9 j+ X1 l6 T
pop(i,3)=rand()*pop(i,3)+c1*rand()*(pop(i,5)-pop(i,1))+c2*rand()*(gbest_x-pop(i,1)); %
更新速度
; Y; n6 N0 Y4 O" A6 T
pop(i,4)=rand()*pop(i,4)+c1*rand()*(pop(i,6)-pop(i,2))+c2*rand()*(gbest_x-pop(i,2));
- Q x* F' P( @
if abs(pop(i,3))>max_velocity
/ B6 |& N1 {8 F4 L
if pop(i,3)>0
. B v: V" U$ l& f" l+ N1 Q
pop(i,3)=max_velocity;
4 f9 x4 e$ Y V% ]6 o, m
else
$ q2 G, \% w) ]. q' c4 {* M/ d; ~
pop(i,3)=-max_velocity;
2 i. c) c) U, C* v. C5 J
end
4 ~: @5 t/ ~) l
end
% z- e* R! B; i$ \0 q J5 \1 X
if abs(pop(i,4))>max_velocity
3 e2 G; z, W8 i0 b3 N
if pop(i,4)>0
- z8 y5 [+ w9 g% Q( e) q
pop(i,4)=max_velocity;
$ |' J; o; l ]6 V* {$ l" O
else
4 c# i7 |0 n! \) W0 w' N( s0 d! B# a
pop(i,4)=-max_velocity;
# r# s: {9 a% Z/ w
end
3 G w- Z" @. L5 A0 h' x/ B- }5 c
end
- [- @4 k5 a9 V' p
end
4 w) L6 u3 D- o, n; J
6 y2 `# c9 v3 M: O4 o
%
更新粒子位置
3 D& Q& ~; ~3 b) s9 K8 ~
for i=1:popsize
k. [$ A- O# F" U" N/ l
pop(i,1)=pop(i,1)+pop(i,3);
! N6 c. f% g1 \% x6 M
pop(i,2)=pop(i,2)+pop(i,4);
: [- V/ T- }/ C3 @, Y+ }1 `
end
1 ^+ X! \7 x5 ?
K# m7 I+ g: v- z
( d, S% C" f" k4 k) s
( }7 Y4 W6 C2 a1 i/ a E3 @
& J6 Z6 @' i4 Y$ @0 l
/ f# x% I* ^( n0 D2 Y
1 N, a0 \4 U: W! i2 p
- m5 I" m2 D7 Z: O
# S. y/ l% r1 f+ ^, i9 n2 f
, c$ k9 i7 Z0 w& _& {3 ?$ @ `
7 ^$ h+ }- J9 x1 M
8 T6 j; O& ?. U5 k6 ?
" p, B2 G$ Q6 q d6 m4 m
3 }1 g) m% N" J9 K) v
" x& n6 T* a4 k
% p0 h) s4 L1 f
8 }: H6 H0 R6 d$ F) v& H3 O( `& u1 c
5 ^ T6 ^, L! @
% A SIMPLE IMPLEMENTATION OF THE
6 T/ V; d- y9 m: ~
% Particle Swarm Optimization IN MATLAB
. J3 ~, o5 l6 H% E5 s7 t
function [xmin, fxmin, iter] = PSO()
' W1 `: ~! q9 L" N# c, i/ y" x
% Initializing variables
" b4 E$ L4 s0 _- W* V8 w
success = 0; % Success flag
" v7 S" D6 y N$ C' X4 W
PopSize = 30; % Size of the swarm
% _7 D. t1 J! H. C8 X C
MaxIt = 100; % Maximum number of iterations
/ X4 C: y! j2 Z/ w
iter = 0; % Iterations’counter
8 q8 e8 v8 r- s; @
fevals = 0; % Function evaluations’ counter
, V4 T( A+ W$ I& w
c1 = 2; % PSO parameter C
1
- @, W2 k' _5 W' X0 M2 T
c2 = 2; % PSO parameter C2
- `( ]5 ~ L6 X
w = 0.6; % inertia weight
+ [- [8 m" |8 ?
% Objective Function
" `6 M0 |9 F$ D
f = ^DeJong^;
/ o: Q9 u+ l, t
dim = 10; % Dimension of the problem
0 D# ?: A6 w% o
upbnd = 10; % Upper bound for init. of the swarm
1 z; Z& }- g, ]9 q8 a0 z
lwbnd = -5; % Lower bound for init. of the swarm
- Y, o' R2 V0 B8 y& T- [
GM = 0; % Global minimum (used in the stopping criterion)
C: o7 x/ g# B6 B
ErrGoal = 0.0001; % Desired accuracy
! P4 Y, F/ Q8 s9 t' z
/ N$ G `, y' W2 g+ Y
% Initializing swarm and velocities
2 g2 B0 c& {' ~ U
popul = rand(dim, PopSize)*(upbnd-lwbnd) + lwbnd;
1 W9 i1 |8 J/ A% d3 a
vel = rand(dim, PopSize);
( X# O8 _5 x8 c2 L& {( x) h0 P+ L
2 C; ^ e4 G H- k. t4 y, q( X! a1 E
for i = 1
opSize,
4 H+ X( h% v$ c
fpopul(i) = feval(f, popul(:,i));
: v, t5 b; G4 G/ ~" K3 V9 M
fevals = fevals + 1;
6 c: i) N$ C; t0 f. `# `0 O* _ A
end
* h& }. m8 q5 ~4 V/ n
3 N) S3 N8 K1 n; E5 ^+ `/ U' c
bestpos = popul;
" Q) I0 c5 J8 L# Z8 a
fbestpos = fpopul;
& y+ w: t' D8 s* A$ Y# h! d
% Finding best particle in initial population
& n" O6 U$ Q+ B, V9 ~0 Z
[fbestpart,g] = min(fpopul);
( R9 h3 G D" f% ~7 `' b0 d+ T
lastbpf = fbestpart;
" ~. }- p, Z8 M0 g5 Y
. }% j4 n( l, D
while (success == 0) & (iter < MaxIt),
& \, W0 b8 r+ J6 R
iter = iter + 1;
. g E; g+ s: Y, x( J
( o% W7 A: J7 A& {
% VELOCITY UPDATE
: h% E( m# R/ Q) ~4 S* b/ ]
for i=1
opSize,
5 ~' d6 P! c) y. n3 ^0 v
A(:,i) = bestpos(:,g);
& f3 r$ i( Z1 @# o
end
4 p. p' o1 Q% p+ I, g
R1 = rand(dim, PopSize);
2 [1 [* V. A) B1 V/ |4 O4 d% {
R2 = rand(dim, PopSize);
; ?2 w+ z8 S7 r8 A5 {/ o' t
vel = w*vel + c1*R1.*(bestpos-popul) + c2*R2.*(A-popul);
; a6 }( X- |- _* p$ X- o, l
9 T0 ~! e1 ~% H! A, X5 c% V2 l' c
% SWARMUPDATE
0 G" ~6 e/ b1 z% M: u1 r
popul = popul + vel;
6 s: p2 J$ }& p# L! ~9 ~) @+ g- B
% Evaluate the new swarm
1 u5 V/ x7 Z3 q: w# K1 H! U7 W$ O
for i = 1
opSize,
- y6 z- m7 c- u$ q! e
fpopul(i) = feval(f,popul(:, i));
% `% G8 S+ V& v7 h8 }9 y1 a
fevals = fevals + 1;
! }) X' N1 ~+ z" @8 F; y* L
end
; r' l2 z+ F! s; W% E P4 @3 |4 _
% Updating the best position for each particle
. {: P8 ?1 ?- m( q
changeColumns = fpopul < fbestpos;
+ E; f9 @6 _5 s/ {- F$ d
fbestpos = fbestpos.*( 1-changeColumns) + fpopul.*changeColumns;
3 E2 {" a$ T4 ? q# @6 C% p$ l. n
bestpos(:, find(changeColumns)) = popul(:, find(changeColumns));
% D: f! k& A& H0 g+ }4 W, A4 W# H
% Updating index g
" @& q7 m1 ~" r, s1 s. `
[fbestpart, g] = min(fbestpos);
$ X/ h0 v' @* n( y1 K
currentTime = etime(clock,startTime);
. s' }2 `! b+ i! W( [/ L c
% Checking stopping criterion
/ [3 D* N6 a8 w5 k, b, r
if abs(fbestpart-GM) <= ErrGoal
, d* u- U- F" S" N
success = 1;
) d4 T$ Y5 f/ f! s( p
else
% G3 a8 d0 p" l0 p/ F) k( S2 ]6 Q
lastbpf = fbestpart;
) j5 f" } O1 N1 ^, M
end
$ z9 J3 ] u; T2 B
2 S' u9 c* e% C3 o3 M
end
" t4 Q2 ?1 g4 G/ j+ D I- \) |
( a7 R$ V% Z3 _2 _- ?- h2 S) T
% Output arguments
' G! l! D" I1 Z8 c; l
xmin = popul(:,g);
0 A& j. V8 d6 P/ l0 t: P1 a
fxmin = fbestpos(g);
, d2 J2 { ]& D; j- O3 O) l
3 p f5 A- Q, X0 i I& r+ J4 b
fprintf(^ The best vector is : \n^);
4 u& t1 U/ i# {5 G- t9 C1 A' m1 v2 x
fprintf(^--- %g ^,xmin);
- q+ d+ n! U( H0 C/ F8 T9 K1 H9 y
fprintf(^\n^);
! }" T3 I! ?9 |0 p
%==========================================
/ O7 @7 l2 M1 q0 O# H G" A
function DeJong=DeJong(x)
* p6 E! A% x, u6 S
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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