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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( O- _/ b) y1 M; q  M
% 2007.1.9 By jxy
* u: T0 `  V' c%
测试函数:f(x,y)=100(x^2-y)^2+(1-x)^2, -2.048<x,y<2.048
. L" V9 z' l. `$ F%求解函数最小值
% j* `  ?: j5 y  S0 n6 D
. M2 ]+ p  Y. V8 ~: D: sglobal popsize; %种群规模
: Q2 q% J7 J- c" U* l9 o: `%global popnum; %种群数量; M. ]' I" _( a! h" y
global pop; %种群% Z; H# o2 a% W2 J1 {3 a
%global c0; %速度惯性系数,为0—1的随机数
3 p( @7 K7 ?- ]9 r; Aglobal c1; %个体最优导向系数
% m+ Q8 ?( Z4 \; F& Xglobal c2; %全局最优导向系数
+ p- T. l3 z& Z% Lglobal gbest_x; %全局最优解x轴坐标
: Q8 @, V# w. @0 r; m# Pglobal gbest_y; %全局最优解y轴坐标8 ]' {4 O: l  H# K0 J" e9 h$ C, H& x
global best_fitness; %最优解6 j+ L: [+ P4 H0 y2 O
global best_in_history; %最优解变化轨迹
$ F& M+ u5 S/ T: R0 N0 ?8 Oglobal x_min; %x的下限
0 _: P5 Y3 R6 n5 k% V: Q# ?3 L4 Iglobal x_max; %x的上限
( [: r7 e% @0 o; l' n) s9 q3 I3 @global y_min; %y的下限
, B7 W+ l9 V9 p* k# w6 ^global y_max; %y的上限; p0 ~/ R4 r# a, U3 x1 W
global gen; %迭代次数9 f2 L7 V5 j$ b* b7 \% s
global exetime; %当前迭代次数2 M) w' ?1 _7 r7 w4 e. x
global max_velocity; %最大速度6 h1 s$ V# r: h& G% @. n' c

7 D& J( j4 \# \! z# N- pinitial; %初始化
+ ^7 s" S) j" A
1 r, _& o$ h7 h/ M- r( qfor exetime=1:gen) u& ~! U' x# B  N6 M4 k9 T3 o4 H
outputdata; %
实时输出结果
0 @) r0 R/ O2 a8 aadapting; %计算适应值6 q6 X& v7 \6 z) }$ ^( ~/ }3 @# ~! b- `
errorcompute(); %计算当前种群适值标准差6 ]; \) i  c& r1 L& h9 K
updatepop; %更新粒子位置
- t0 r( Y2 ?3 Y6 l) f0 apause(0.01);
* Y! ~1 q$ m# ]# d# P& ^% n% Wend- M! Z  j$ P2 z3 l* Z
) G6 [- u. D! N) y. s, ^: T; D3 l
clear i;5 J' ]" W7 m# w$ N  T
clear exetime;' n3 o" M& @( [
clear x_max;
  ~+ b3 g$ I$ ?. b7 lclear x_min;
, t' m' ~/ }9 o, F4 V% T6 R. g1 k3 [5 Q- dclear y_min;
, \; l4 b( O. `/ _clear y_max;
& |* y6 ^+ S* t9 l' q
/ L4 _  |+ a& |& F: s%
程序初始化
6 H2 O9 d: Y7 a: U8 k/ a/ w
: O0 `9 }- ~4 u% n9 T" dgen=100; %设置进化代数2 T9 |1 b: [6 u7 ]
popsize=30; %设置种群规模大小
# ]* @+ J" P! obest_in_history(gen)=inf; %初始化全局历史最优解+ \: J- a2 {0 M. z, z
best_in_history( =inf; %初始化全局历史最优解
5 \& z! O3 e3 X" c+ Amax_velocity=0.3; %最大速度限制2 f7 t9 R- d$ P% Y7 J
best_fitness=inf;: P! a, X0 _: ^; N
%popnum=1; %
设置种群数量# C: H: N0 `1 f$ D

( @6 }& c# U3 o: b5 N+ n! ~( ]9 F+ Tpop(popsize,8)=0; %初始化种群,创建popsize行5列的0矩阵# |, ^2 ]4 j. K% c
%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0 E! l. Q5 U7 C  j9 \4 _
%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
; z6 }! Y. a5 O2 N" Q%第7列为个体最优适值,第8列为当前个体适应值# k* A& }' V5 w  G
/ a# q1 Y& J5 R" C6 c& H' e! W
for i=1:popsize
" I( E( W4 i) s/ M: H% J8 r$ ipop(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! y- v* q! D  C1 w
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: I) F- ?. x- X. s$ y
pop(i,5)=pop(i,1); %初始状态下个体最优值等于初始位置$ A% ]2 |& O$ P6 a
pop(i,6)=pop(i,2); %初始状态下个体最优值等于初始位置
. e! b) Y- F! @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0.00013 v+ x& m- `$ x: \
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; I% g4 y# T$ B. l# a8 `
pop(i,7)=inf;
+ `9 D9 \1 u& S: t4 spop(i,8)=inf;; B  x6 k2 i/ I
end" p& I6 C9 f4 V  N: s

: C& r+ l3 T  v9 b( {; C6 Yc1=2;+ F; R5 q  o: T+ \
c2=2;+ F& V3 w* x  c8 q* c" l0 ]
x_min=-2;
% O  T7 T/ O- L4 K+ [y_min=-2;3 B4 P9 |. q$ l1 r3 S* l
x_max=2;
% e; ~/ h  r" W- t; X: j+ \y_max=2;/ Z; ~6 w. y$ G+ |

7 P# K; _" E! G0 I! y9 g/ ]gbest_x=pop(1,1); %
全局最优初始值为种群第一个粒子的位置8 I5 e( d; F! e& `* _+ A
gbest_y=pop(1,2);& t: V7 i2 e: [, H
& K0 u8 m  ?$ X) C
%
适值计算
" u+ w  a( N, J7 L% 测试函数为f(x,y)=100(x^2-y)^2+(1-x)^2, -2.048<x,y<2.048
  k/ G/ D3 K, p  ^- V
0 m# W2 b+ H7 y%计算适应值并赋值
: t7 q, w1 T) {0 |for i=1:popsize
; s  N7 q. `& `. N$ Z9 Ipop(i,8)=100*(pop(i,1)^2-pop(i,2))^2+(1-pop(i,1))^2;
" T1 q( T; ^- o+ nif 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
- z$ L$ e0 i) K7 g6 H& Tpop(i,7)=pop(i,8); %适值更新6 e8 {" ^+ d5 |3 S
pop(i,5:6)=pop(i,1:2); %位置坐标更新! I- g" ~/ ?# h! @
end- _4 N+ G$ C/ N5 N: B  ~# n2 v' C
end; p0 O" F- ^: T' q; {3 g
) z! v0 v- j5 r1 c8 K4 Y
%
计算完适应值后寻找当前全局最优位置并记录其坐标3 E/ r! O2 ?# M* V
if best_fitness>min(pop(:,7))0 y) n2 j" E" d# J
best_fitness=min(pop(:,7)); %
全局最优值
8 h3 c, O  w( }4 N$ fgbest_x=pop(find(pop(:,7)==min(pop(:,7))),1); %全局最优粒子的位置8 l" d* c0 y8 l9 S, p& g

+ @. k& K7 y# f8 }/ L7 [3 ?: j* qgbest_y=pop(find(pop(:,7)==min(pop(:,7))),2);
- x: W6 m. |! }' N' Pend
8 L6 [* n' d9 y* Y' F8 J2 L* Z" i: F2 m+ t$ v, H3 A# C
best_in_history(exetime)=best_fitness; %
记录当前全局最优/ X) q2 E9 K3 H4 l6 f" T. P- m+ l
) }) o% n4 y7 q
%实时输出结果
! N7 h* u$ Z( L9 x1 Q: ]8 M3 H0 P
7 J4 m! Q( t* I6 L4 N%输出当前种群中粒子位置
. d: f" b7 u6 a% Rsubplot(1,2,1);
7 K. {$ g: x3 ~) t  v! X2 J/ Hfor i=1:popsize
7 g; o! P  o' _: Xplot(pop(i,1),pop(i,2),'b*');  u8 |/ |: d$ S: M
hold on;0 m% \/ F) T8 F
end
+ _, y6 ~# X* N# H; N2 M3 V6 Z, q2 |
plot(gbest_x,gbest_y,'r.','markersize',20);axis([-2,2,-2,2]);( o+ A0 t: p$ A
hold off;
$ [, _: d  D( L" X$ \! B4 e+ M/ P) M6 O: s, x- n
subplot(1,2,2);
. [( E" P& W2 d, i* p  U/ W) vaxis([0,gen,-0.00005,0.00005]);
* D" a, h% ?; y1 F$ X  [, b( }" [# r
if exetime-1>0
1 K# w7 K+ ?: X, |! s+ n% m4 A4 p, aline([exetime-1,exetime],[best_in_history(exetime-1),best_fitness]);hold on;
/ M  j" b9 h$ v5 X0 cend3 y9 k* n& a: W+ r; B
1 E# |- E4 G/ n: C
%
粒子群速度与位置更新; O" }( D+ @# O& N

0 B! w1 s, a1 ^5 N% J& U* ]1 L5 ?%更新粒子速度  ~9 k) ~% T) N) C# @
for i=1:popsize: y( `( _9 b* ~6 X5 W5 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
5 N& C; r6 B& Ypop(i,4)=rand()*pop(i,4)+c1*rand()*(pop(i,6)-pop(i,2))+c2*rand()*(gbest_x-pop(i,2)); 0 z2 e: j. R0 _2 a1 Y
if abs(pop(i,3))>max_velocity
5 c" P! S& J. i4 [0 W& O6 Kif pop(i,3)>0" L) d# c. ]: Q0 G8 w( X
pop(i,3)=max_velocity;
2 L( }% R9 n) F1 Y* X3 m7 xelse( ~% b& F: Y9 J+ N' V4 a# G
pop(i,3)=-max_velocity;5 j1 n' H/ `1 f3 a+ f
end9 V4 u- Z6 f: F/ z( q! `- k
end
6 w1 n" ~9 b2 {% [if abs(pop(i,4))>max_velocity1 p& c  W: R8 l
if pop(i,4)>0
8 H- `6 j; Y3 t+ y& U  K' L; c/ }; Wpop(i,4)=max_velocity;
( s% f4 \* }2 }6 P: ^: g4 M. J* s* s$ ^9 welse# p$ j% w% j: V
pop(i,4)=-max_velocity;
; R1 C1 H6 o; y" S; R( e8 Yend7 ~5 s5 U2 O8 S+ d8 j. b
end3 \6 z& k3 n' K' u6 f& g2 R
end0 v% \# j' d, ^- E" w* x2 ?- i
2 {6 t+ c& q- l3 |7 q" N) `- j  V3 |
%
更新粒子位置
3 F  g$ r* O8 `7 g# _  a! `8 o: r) Kfor i=1:popsize0 d' h6 H8 b$ \$ G3 T& @! s
pop(i,1)=pop(i,1)+pop(i,3);# r6 A9 a) R' x$ F# O3 N5 F; b
pop(i,2)=pop(i,2)+pop(i,4);; u! V- N1 K& b
end
# z% x0 V" `8 J# N; G+ R

  t. T2 p. r. u, u # o% \3 v0 I9 t& F- w

2 ^  e2 h# l( Q. T+ J
0 z  O$ f( H+ [  @& k3 N 7 S! r# X" ~* P0 N% [

6 {0 m! u8 }" n% ]" j+ X
' c/ Q/ X+ x/ Q
5 u! H$ V! v- ?% \" g
4 }: z8 P0 X# O# [/ b, L
9 U- u& r* Y* q# y' j  S ; ~7 `# s' B( b' Y' i

- Q! [5 k3 R6 X, W& S! r3 r/ }( C
1 ?5 w; L$ e1 t  H- p+ [* ^
5 B4 S" p0 g- v& E6 j
# `* V; o" v1 ^2 K' m
' \# ~3 h2 q0 D6 o2 _+ F- t
8 l' l. [8 E* C- y. e1 C/ V. M; g: e% A SIMPLE IMPLEMENTATION OF THE& k) h" I- T2 P6 I! X4 I) @# k# M: I
% Particle Swarm Optimization IN MATLAB. i( @) U$ Z# P0 R5 ]5 Q
function [xmin, fxmin, iter] = PSO()6 D; t$ j$ o% @- o0 k- p
% Initializing variables0 r$ y5 p! I/ b& o2 n6 J1 e
success = 0;                    % Success flag
6 D, A8 ^& K$ [( ]5 ^PopSize = 30;                   % Size of the swarm
  g0 T- q# i) _* \) b6 s+ uMaxIt = 100;                   % Maximum number of iterations* A, l9 f1 b& d5 d; {7 a' k
iter = 0;                       % Iterations’counter
( Q2 y. ~2 ~$ Y. P& Nfevals = 0;                     % Function evaluations’ counter
. U7 I0 m+ V- i5 p" a9 ac1 = 2;                       % PSO parameter C
1) b/ d/ W' l9 V
c2 = 2;                       % PSO parameter C2
3 @: {7 |# H9 E2 y* g4 Dw = 0.6;                       % inertia weight" R' s/ n7 K2 o6 Z+ y5 ]
                  % Objective Function
$ p2 h( h0 N+ |0 u' e: Sf = ^DeJong^;
/ @- \& }. b  C: e2 s) Tdim = 10;                        % Dimension of the problem" [) q% N0 U+ \2 ~; v' U( k0 \& B
upbnd = 10;                      % Upper bound for init. of the swarm
% ^; }6 ]$ D6 ^- ulwbnd = -5;                     % Lower bound for init. of the swarm
0 y! l6 ]3 S4 j5 a* T$ SGM = 0;                         % Global minimum (used in the stopping criterion)
% R5 s% ^- \3 _1 eErrGoal = 0.0001;                % Desired accuracy
7 _  ]8 a; `" A: S7 i5 S1 C
/ j7 F8 U* Q% o9 O! T: A% Initializing swarm and velocities& A6 c  ^; Y' }% M$ K: n
popul = rand(dim, PopSize)*(upbnd-lwbnd) + lwbnd;
$ C6 l% x8 c% R4 ^9 R- Evel = rand(dim, PopSize);
0 q- M" F7 W- y% h9 u' X: t" m5 D
for i = 1opSize,
. p$ C; O3 l& x5 O5 Y    fpopul(i) = feval(f, popul(:,i));
! u9 w7 ^4 p, g7 ?; H* g    fevals = fevals + 1;9 |( j& P# S! W: D# r3 X  B
end
+ \0 F/ r% b+ `; U
3 \5 _) p! `+ N( b* ?) X7 Ybestpos = popul;
8 f/ I/ {8 v# t1 o, {9 ifbestpos = fpopul;# q- j6 J+ Y- c) w2 e7 A" _
% Finding best particle in initial population
) o" g# v! t! v[fbestpart,g] = min(fpopul);# P7 S3 @" {, P
lastbpf = fbestpart;. B' N/ Z4 f) P( n* H
- l& C; w7 x2 o
while (success == 0) & (iter < MaxIt),   
" f2 v: C( h+ I8 N( I    iter = iter + 1;) c% Q2 @# I! p
/ j! G5 @# T0 e0 P1 g
    % VELOCITY UPDATE( l8 G/ Z# x/ M% a7 f$ t
    for i=1opSize,
; x  I% |" l/ r' R        A(:,i) = bestpos(:,g);3 y& @2 N; J0 m, [# N5 t
    end6 v7 V  q, B' f! E* T5 |
    R1 = rand(dim, PopSize);# d" S1 T+ n- }- A/ _2 H
    R2 = rand(dim, PopSize);3 l7 T& [# ~. A& S+ O: V
    vel = w*vel + c1*R1.*(bestpos-popul) + c2*R2.*(A-popul);8 o0 e5 b3 Z. u6 [( B" a; o

4 F! d2 _4 [" t9 J" w+ @    % SWARMUPDATE7 A; k# O7 H) \4 {9 ~
    popul = popul + vel;& s/ r7 G. |7 s$ a) ~2 ~
    % Evaluate the new swarm
. Z* g" T4 X6 N3 F    for i = 1opSize,0 {3 z6 X# l6 V; P: l* b
        fpopul(i) = feval(f,popul(:, i));
. B( H8 ^! a5 d        fevals = fevals + 1;4 {7 F" c, ^% L% p& A
    end7 D# B* j+ J' J: p
    % Updating the best position for each particle* O- G5 i* A, e! W/ T
    changeColumns = fpopul < fbestpos;# k# t- E& A2 Y4 D3 h
    fbestpos = fbestpos.*( 1-changeColumns) + fpopul.*changeColumns;
' W" `2 A8 @' [- v4 [& H/ n, I    bestpos(:, find(changeColumns)) = popul(:, find(changeColumns));
" R% Z3 o: i+ b- i9 K    % Updating index g
# }  b4 @* }  a6 p4 P& ?    [fbestpart, g] = min(fbestpos);8 v: M1 R$ X. e; L6 L# }! I% ^4 ?
    currentTime = etime(clock,startTime);
  O3 W, p2 ]( e7 k: F    % Checking stopping criterion
) ~/ P! q; E* d) t# Z9 W    if abs(fbestpart-GM) <= ErrGoal
$ ?$ x$ u( r% b- [2 X        success = 1;
5 U4 u; Q& E! k7 u$ T    else, y- @2 Q" Z+ {7 h3 L
        lastbpf = fbestpart;8 u4 _2 e4 j+ X& {+ D2 k
    end
3 c/ u6 ?8 d7 ^% g
1 C9 z& v3 K' C' j8 [' cend
2 D) }3 R4 i9 B7 w, m
$ g" r& U$ O# x' g( N9 P% Output arguments7 r, A8 p2 v# p9 f7 g& c3 l) V2 ~
xmin = popul(:,g);
, p8 s- X7 N; Q3 P! Z8 Ufxmin = fbestpos(g);/ a1 H* k2 N' Y/ O
, m" ~* p$ v6 s2 x) ~7 V; S# w8 v
fprintf(^ The best vector is : \n^);
6 ]' Z6 ?3 m/ f5 D" E) s- Ofprintf(^---  %g  ^,xmin);* G9 z% h0 p1 T! a- h% ?! z
fprintf(^\n^);5 K1 D/ ]) [+ a- i+ g% t# _, h
%==========================================# n/ |; C' h2 g/ M- n" v) [  D4 u. S
function DeJong=DeJong(x)
" V: y1 @5 u# R/ GDeJong = 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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