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; E$ [( K) b1 z9 h0 I6 s2 g5 p) \
% 2007.1.9 By jxy& l1 ^& V3 q7 u- e) B  I
%
测试函数:f(x,y)=100(x^2-y)^2+(1-x)^2, -2.048<x,y<2.048
3 w" |; l1 i: O3 [%求解函数最小值) m# `, {! x# T, b7 J8 s
0 S. \' A4 o6 }3 D7 A' Y3 ^3 i1 d; Q
global popsize; %种群规模/ P' q6 S, C- M, H/ q8 g* M
%global popnum; %种群数量
7 y- ^. C4 v* L, T5 o/ Cglobal pop; %种群
4 }) l5 M: A! ?$ q" _%global c0; %速度惯性系数,0—1的随机数
* J1 ~+ t2 _' j. N4 j7 [0 A1 mglobal c1; %个体最优导向系数9 C$ @5 [' w7 Y! X* i" [8 M2 n% T
global c2; %全局最优导向系数2 {, \" W: s  v6 Q0 ]$ h" n
global gbest_x; %全局最优解x轴坐标1 m  T+ N. X3 h: ~
global gbest_y; %全局最优解y轴坐标: J" R5 u$ @- T4 u+ P, u
global best_fitness; %最优解$ `5 {1 a/ u$ `; E; v/ \
global best_in_history; %最优解变化轨迹. n' z" a' _% ]+ [+ Q
global x_min; %x的下限3 q$ m' C; y4 G
global x_max; %x的上限% ~$ R6 ~% C/ y+ Z+ Y
global y_min; %y的下限! m# a. N! ^6 W& q  J+ X- P
global y_max; %y的上限' u9 G1 w- U! W) r, v  C
global gen; %迭代次数, i! B6 x+ ^' W  E& A" i
global exetime; %当前迭代次数6 W+ m% w8 q2 T
global max_velocity; %最大速度
6 v( K4 s+ I" {7 |, h
, L$ X1 h1 o: a. b$ j2 ?% Finitial; %初始化, q; k9 I6 I+ W5 j2 T/ U

/ T9 n# W+ V" _* ~* G1 r4 jfor exetime=1:gen
' o+ P0 K2 z1 }! r& N! e7 joutputdata; %
实时输出结果0 O  ]. J$ l+ j1 Y
adapting; %计算适应值" m$ l5 l! d; l
errorcompute(); %计算当前种群适值标准差8 w3 ]) e" o3 D: n% R* X& B( y
updatepop; %更新粒子位置/ o0 P5 o  Y# W$ S) y, M
pause(0.01);; i. p$ ^' t1 ]8 H' U, o% l
end
% a( J8 o% S! H4 g3 c8 r1 }$ T! Z
, M% y% x4 t  E# a6 O, f  |/ W5 k. tclear i;& g, D3 F5 c6 X2 {+ C$ q
clear exetime;
0 f; }) z  b# Z8 L) Iclear x_max;) V1 `" f" o; u; H
clear x_min;
# k/ C7 `) ~7 y! a: lclear y_min;
" u7 D5 \& V/ s% p; U) K! w4 n! Tclear y_max;; N* s/ R# H2 G/ F& D8 b. ~$ \' ?

7 v8 Y% K6 @& H* Q%
程序初始化! W" i9 m8 }6 |1 J
% `- Y" E( M# M3 V
gen=100; %设置进化代数. m. [6 X. H' t  p
popsize=30; %设置种群规模大小
$ o% L$ I+ E* t7 m. O- s, k' J, ?. T1 Cbest_in_history(gen)=inf; %初始化全局历史最优解
0 ^# S+ ~3 Y' v/ ybest_in_history( =inf; %初始化全局历史最优解: \% c! c' ^+ @" H# b$ Q
max_velocity=0.3; %最大速度限制2 g3 z; c4 A+ [  g- B
best_fitness=inf;
# w7 F9 [- Z$ Z%popnum=1; %
设置种群数量" f3 ]% ^( p$ y, F4 L$ ~
3 R3 F+ `/ s8 a0 m) g- G3 y. q( ?
pop(popsize,8)=0; %初始化种群,创建popsize5列的0矩阵, L4 i3 P5 \. Z: u/ J- P9 b
%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* w& ~0 y) Q% s0 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  z( H6 U: E! ~5 X  s
%7列为个体最优适值,第8列为当前个体适应值8 Y) q+ F5 O' X5 Z% {
, x$ m% _$ E4 H
for i=1:popsize! j" [/ l# n/ ^6 h8 o5 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
) z8 r( R) H/ `6 cpop(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. J' D4 g; `5 i: O0 q* v
pop(i,5)=pop(i,1); %初始状态下个体最优值等于初始位置
- }8 v% H$ r* A2 A3 Npop(i,6)=pop(i,2); %初始状态下个体最优值等于初始位置
5 e. E( j, z6 vpop(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
2 C6 j6 X1 A5 N. Q& _2 fpop(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
) N  e" T- m) W* b% Fpop(i,7)=inf;
; m" [" h  S- Q! P% wpop(i,8)=inf;# Z5 ]" v+ I9 t2 ?5 o6 V
end
; ~" t8 e) H  Q/ E5 R4 |* _
4 W: h1 B9 O" qc1=2;4 ^6 y/ a, [7 R  v! F' v
c2=2;
! `, L/ E* k3 W$ c$ tx_min=-2;
8 k3 c& l& ?) fy_min=-2;
: ~6 S& O( [. S7 L4 Yx_max=2;$ O* `# l+ f% l, J" s# w# R" p
y_max=2;
# E. r( q1 }* U, f$ D. K0 D6 V$ P$ a- P) F3 Y: S
gbest_x=pop(1,1); %
全局最优初始值为种群第一个粒子的位置" t/ {0 `, A" a& r! X- i
gbest_y=pop(1,2);8 p/ f7 P2 I" g" ?+ w( s

0 T  h6 s$ M! ^%
适值计算. y! w( W5 c4 x3 V
% 测试函数为f(x,y)=100(x^2-y)^2+(1-x)^2, -2.048<x,y<2.048% a# u6 G6 c/ j, x/ ~
/ ~% i, l" ]' n& Q7 y4 A  M
%计算适应值并赋值- G1 v$ U4 H! }% Y( G/ W
for i=1:popsize
5 c2 J0 d/ }8 @pop(i,8)=100*(pop(i,1)^2-pop(i,2))^2+(1-pop(i,1))^2;( }! R2 S7 ]9 F# N! _
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: g. ?5 B- @3 M, I
pop(i,7)=pop(i,8); %适值更新' x4 D# @9 l% D. k
pop(i,5:6)=pop(i,1:2); %位置坐标更新
8 y' Y  S% l+ U+ Q6 nend7 g. h. G4 {+ q3 }
end# q. _( k: T8 H0 w  N
# \; a3 v6 A' ]( i8 ?+ A8 y$ f
%
计算完适应值后寻找当前全局最优位置并记录其坐标
9 w* H! t! S' Xif best_fitness>min(pop(:,7))% R" r- J7 {( _7 O1 w
best_fitness=min(pop(:,7)); %
全局最优值
0 Q, f2 N; }! Qgbest_x=pop(find(pop(:,7)==min(pop(:,7))),1); %全局最优粒子的位置# N9 y) {/ R4 D1 l/ g/ ]
0 ]; e) e1 ^2 ?. P( Y
gbest_y=pop(find(pop(:,7)==min(pop(:,7))),2);) O. y( m1 v: F# N
end
( c; D8 ?: d% i- b$ A% }, u3 I6 f; m# Y) u/ G4 Z
best_in_history(exetime)=best_fitness; %
记录当前全局最优% J# U2 q7 {: D# H  n1 _
- z5 K8 V8 P  g7 m3 H; E2 }- i
%实时输出结果0 \* Z! k- ]1 ^' U  h1 i( T9 A
* L* g9 ?. q8 u& f2 k
%输出当前种群中粒子位置
( l. H3 c1 ^- Isubplot(1,2,1);
$ {8 o; {% c$ t3 h! yfor i=1:popsize! X: X+ @9 m6 I, d
plot(pop(i,1),pop(i,2),'b*');& S  g8 o+ ?* [1 Y; d
hold on;# S- S& c+ y# M' s
end/ v$ z8 X8 R' w* C  n, b
$ @5 g/ t6 C- O; g2 K& W, `
plot(gbest_x,gbest_y,'r.','markersize',20);axis([-2,2,-2,2]);, r8 R/ F3 w6 K- }; Y8 p% Z3 a$ u. v+ n
hold off;' i; k! h# s8 Z- F- @& x
3 L0 i% I) K" N- ?! u, b' [
subplot(1,2,2);
8 W2 d; W0 K$ |axis([0,gen,-0.00005,0.00005]);
$ S$ p! q+ r/ ~1 a+ I! ^8 o
0 q& V  ]5 \, J& C/ e0 A& N' wif exetime-1>0! F! ?4 h" B5 w* Z1 V
line([exetime-1,exetime],[best_in_history(exetime-1),best_fitness]);hold on;
5 x; R2 g" o/ u$ G* Aend* D2 W4 s$ W1 y  y: f# O

5 `3 y* ~$ A4 t2 E8 [0 L) ?%
粒子群速度与位置更新3 r7 X+ ^  @, _+ [: Q

4 g% z7 _: \% U5 f( J%更新粒子速度$ _/ F- \  }! R# d$ x! S* ~
for i=1:popsize6 G7 W+ v7 g% p
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
1 _0 w" b$ i2 }  g" W0 E% u" m7 Mpop(i,4)=rand()*pop(i,4)+c1*rand()*(pop(i,6)-pop(i,2))+c2*rand()*(gbest_x-pop(i,2)); 3 \6 y5 m. [! Q+ o, d) I6 ^7 s
if abs(pop(i,3))>max_velocity" f- K. X# k( P
if pop(i,3)>0
+ j: J: t7 {" q: B" M3 r: Z7 k/ ]2 Xpop(i,3)=max_velocity;
( z8 q- Z1 {8 p$ X+ U/ Melse6 i7 G' V* [, O$ t. [, ], x( N
pop(i,3)=-max_velocity;! Y# i/ C6 I0 \
end
9 x4 L" l) P0 M( ~  v0 B; Q$ E  a. |end# n+ i; f( _( h0 Y
if abs(pop(i,4))>max_velocity! o1 @& P: ?! y' o* P
if pop(i,4)>0
3 d& w; ]  I+ _/ P! B+ npop(i,4)=max_velocity;
/ X8 T3 L/ S9 ~$ }! x/ c) a* y0 R/ Celse8 L4 R9 f! ^& B, }' g
pop(i,4)=-max_velocity;
  Q; y* }. ~! k! ^end  o7 `( r+ A7 n  ~) g; Z, @. t
end, r( x! t5 H9 t# l
end6 t; v; w8 _& S. |* Y
. ^+ t5 ]  e" m9 L& x7 g
%
更新粒子位置
! J$ d. g, q: U$ Q4 O1 s( ffor i=1:popsize
3 l: q, D) N# F" d! L" W( o6 tpop(i,1)=pop(i,1)+pop(i,3);6 d: \- d2 L  G, X" O
pop(i,2)=pop(i,2)+pop(i,4);
3 @. U2 q3 L* d& _# bend

9 Z9 \  G% S% s  w5 k # I* y4 t3 E* g* G
8 h* ^8 ~- a" a9 J, u$ M
$ [" Z* @2 d4 X. ^2 J' K
$ C5 S( |: t; ]* g- S8 a$ Y4 V
9 q' p6 P! O! l+ p- @0 U2 x# G& I4 H

, h: v% w! a8 b) B ) t- Z5 u2 y& \, }+ ~8 v6 B

9 C0 l4 ?0 s& j
- z! Y: M2 \: S8 z, O' n: I
1 a5 m$ e# S# }# J2 _ " S, A' y- e3 _& h8 P5 k3 E& S

2 \$ ^0 s8 N" _0 I$ K/ q+ { 2 m" Z% x0 b7 o) p

3 i" G( G. }; \2 h 9 r" c0 w7 j5 N! L

$ e" G) U$ [0 N. L; q
! ^7 m  \3 v" D% A SIMPLE IMPLEMENTATION OF THE
* b. s; m; V  l- ?; i" k1 s% Particle Swarm Optimization IN MATLAB/ I8 C7 b  M9 h. i3 }$ ]. T2 Z4 O
function [xmin, fxmin, iter] = PSO()
; N! ]1 u3 t: V% Initializing variables
4 {( G8 a! s4 D9 C. z, Isuccess = 0;                    % Success flag
& g; S. w# N; h3 i2 y  aPopSize = 30;                   % Size of the swarm, C9 B" U; {, N3 A0 T
MaxIt = 100;                   % Maximum number of iterations) o8 ?2 E) l8 M; S: a) c, T
iter = 0;                       % Iterations’counter
1 c; d: R" V$ g- b8 g: kfevals = 0;                     % Function evaluations’ counter
# e  Z5 u* P! G! q. ]* Q2 ~. v. O6 Vc1 = 2;                       % PSO parameter C
1
/ _; e1 G8 n+ L8 Wc2 = 2;                       % PSO parameter C2+ M: T2 k( M0 L; Y8 U( N
w = 0.6;                       % inertia weight. l, j' S  X0 z  @: l' X6 F" q
                  % Objective Function
: B( z, r. Y( \* t, b& ~f = ^DeJong^;
) S, n( ?- H- Wdim = 10;                        % Dimension of the problem+ v3 U! i9 i5 d
upbnd = 10;                      % Upper bound for init. of the swarm
' n) k- F  `0 K* x8 |& h' _lwbnd = -5;                     % Lower bound for init. of the swarm
  _7 ]" \/ g& K( o9 N; z# A$ tGM = 0;                         % Global minimum (used in the stopping criterion)
! u* ]/ q$ o+ |ErrGoal = 0.0001;                % Desired accuracy
4 _8 J) V  ~; d3 Z2 y
( R4 d7 \# K0 ^! Q1 U) A0 s8 m- G2 R% Initializing swarm and velocities
% D9 ~  R# p$ @, S4 gpopul = rand(dim, PopSize)*(upbnd-lwbnd) + lwbnd;
+ s5 g. D& e& {! C1 K2 u$ n" Evel = rand(dim, PopSize);/ Z; e% q* H; ^- H0 m: K4 T
% \2 m; u0 A/ ^
for i = 1opSize,
0 U$ B/ M' T9 q* R* W/ d    fpopul(i) = feval(f, popul(:,i));
$ {6 m& ]; e3 J1 F2 b    fevals = fevals + 1;
) E# P; ~* u6 b$ r1 m- m6 b+ f" Cend
5 S. a3 |, ?5 M
! o, R  \. Y/ U" M1 M. J% [8 B: ybestpos = popul;5 S( J9 A: Q# C3 P
fbestpos = fpopul;8 H# \$ H9 w! D9 G. |1 j
% Finding best particle in initial population' B9 M7 w" ?% J) S; R- [
[fbestpart,g] = min(fpopul);! s1 k4 Z5 U5 @" v8 J( c$ }
lastbpf = fbestpart;
! O  n* n( d# d( b% B# Q( a$ n8 o. c7 i& v& x/ u# @
while (success == 0) & (iter < MaxIt),   
1 ]$ `$ X  G- ]3 W8 T6 p% G3 j# V6 |; \    iter = iter + 1;
+ j9 X$ \, ~- l: s" E5 y! s+ s- o" W2 n: s3 l# w  R4 g
    % VELOCITY UPDATE  Z. p. e, Q# c: b
    for i=1opSize,
1 [4 N: {7 B% h( Q# E; q; N        A(:,i) = bestpos(:,g);. _, [% g. l4 [# g% e
    end6 }" S, N4 j' S' u% s/ q
    R1 = rand(dim, PopSize);5 k5 S5 n1 Q6 W- X& H3 [! V2 F, P) m
    R2 = rand(dim, PopSize);
( y) N, b7 D7 J9 j  g  |5 Y& t    vel = w*vel + c1*R1.*(bestpos-popul) + c2*R2.*(A-popul);" g6 l" }  l& d, d$ L  Z
( v7 g/ j2 }  |( w9 V
    % SWARMUPDATE
! ~# V2 e6 i; e! G    popul = popul + vel;
- G+ t, G# \+ w- [# `+ g9 g    % Evaluate the new swarm( T; e+ E3 h3 n5 Y: F" B
    for i = 1opSize,* o1 r7 `/ m) S5 }. q, ^; [
        fpopul(i) = feval(f,popul(:, i));1 g: R4 u3 Z0 w( y
        fevals = fevals + 1;( }7 f. Q# ^% X4 }" g
    end
/ ]$ u- {) i; t8 B6 b1 t3 M7 S    % Updating the best position for each particle
! B' [  L, f7 G* s1 t7 V& D    changeColumns = fpopul < fbestpos;
: K7 q" i7 g+ c3 i: S1 F    fbestpos = fbestpos.*( 1-changeColumns) + fpopul.*changeColumns;
6 j; z7 s0 G, `+ |+ ?9 E    bestpos(:, find(changeColumns)) = popul(:, find(changeColumns));
& Y6 N& `6 ~: O8 S, j4 s& r( _    % Updating index g
/ ^2 j/ }1 p! z# U1 a! e5 w    [fbestpart, g] = min(fbestpos);
3 c% c5 [0 j* d, D    currentTime = etime(clock,startTime);; h: ?% x5 k2 g
    % Checking stopping criterion
$ U4 b* I+ ~4 p* ~7 b    if abs(fbestpart-GM) <= ErrGoal
% l# h) `$ d9 b: W        success = 1;
. T& x8 F- d* S7 z+ l: L$ ]/ N% d    else& H" B! J8 Z# Q- N$ c, W
        lastbpf = fbestpart;
5 K( l' }- B7 y7 B8 G$ m    end, K/ V/ y7 I, }% U# `6 }  l

4 w1 X" f6 I# |) k: D7 e0 W! m0 Oend
5 T8 W* F8 I4 F+ a/ j( A% f8 B) A5 E- t0 l* ^8 I
% Output arguments: E( p# G! P5 l
xmin = popul(:,g);$ f, A! Y- r9 G. g' Z
fxmin = fbestpos(g);
/ I# O) |! Q% e4 H3 c
$ G$ @7 [* m1 J" Q; z) e7 j7 W+ {fprintf(^ The best vector is : \n^);
1 ?. N) m+ k- b8 s/ q/ afprintf(^---  %g  ^,xmin);
, j2 F7 \% `4 m0 l# n6 I& Jfprintf(^\n^);
6 `" C5 x& t1 q+ d% _%==========================================
! S; M; _) z2 U; Cfunction DeJong=DeJong(x)
$ H6 _% G2 u8 k: cDeJong = 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