将来の探索アルゴリズムに基づく関数最適化アルゴリズム

1.理論的根拠

1.将来の検索アルゴリズム

未来探索アルゴリズム(FSA)は、より良い生活への人間の憧れを模倣することにより、2018年にM. Elsisiによって提案された新しい探索アルゴリズムです。このアルゴリズムは、数学モデル(ローカル探索)と歴史的な最適な生活を確立することにより、人々の間の最適な生活をシミュレートします。 (グローバル検索)最適なソリューションを取得します。他のアルゴリズムと比較して、FSAには、調整パラメーターが少なく、収束速度が速く、最適化機能が強力であるという利点があります。

(1)アルゴリズムの初期化

FSAは、式(1)によって現在の解を初期化します。S(i、:)= Lb +(Ub − Lb)。∗ rand(1、d)(1)S(i、:)= \ text {Lb} +( \ text {Ub}-\ text {Lb})。* rand(1、d)\ tag {1}S i )。=ポンド+UbLbr a n d 1 d (1)其中, S ( i , : ) S(i,:) S i iii国向けの現在のソリューション;Ub\ text {Ub}UbLb\text {Lb}Lbは、それぞれ検索空間の上限と下限を表します。randrandr a n d、[0、1][0,1][ 0 1 ]間隔が均一に分散された乱数;dddは問題の次元を表します。

(2)ローカルソリューションとグローバル最適ソリューション

FSAは、各国/地域の現在の最適解をローカル最適解LS \text{LS}として定義しています。LSは、すべての国の現在の最適なソリューションをグローバルな最適なソリューションとして定義しますGS \ text {GS}GS、および反復プロセスを通じて最適化される問題の最適なソリューションを取得します。FSAは、方程式(2)および(3)を介してローカル解とグローバル最適解の更新を実現します。S(i、:)L =(LS(i、:)− S(i、:))∗ rand(2)S (i、:)_ L =(\ text {LS}(i、:)-S(i、:))* rand \ tag {2}S i )。L=LSi )。S i ))r a n d2 S(i、:)G =(GS − S(i、:))∗ rand(3)S(i、:)_ G =(\ text {GS} -S(i、:))* rand \ tag {3}S i )。G=GSS i ))r a n d(3)其中, S ( i , : ) L S(i, :)_L S i )。L(i、:)GS(i、:)_ GS i )。Gそれぞれiiを表しますiか国のローカルおよびグローバルな最適ソリューション;LS(i、:) \ text {LS}(i、:)LSi iii国のローカル最適解;GS\ text {GS}GSは、すべての国に最適なグローバルソリューションを示しますr a n d、[0、1][0,1][ 0 1 ]範囲内の乱数。

(3)新しいソリューションを定義する

iiを取得する際にiの国/地域のローカルソリューションとグローバル最適ソリューションの後、式(4)を使用して、現在のソリューションを再定義します。S(i、:)= S(i、:)+ S(i、:)L + S( i、:)G(4)S(i、:)= S(i、:)+ S(i、:)_ L + S(i、:)_ G \ tag {4}S i )。=S i )。+S i )。L+S i )。G4

(4)ランダムな初期値を更新します

FSAは局所最適解LS\text{LS}を更新していますLSおよびグローバル最適ソリューションGS\text {GS}GSの後、式(5)を使用して、式(1)のランダムな初期値を更新します。S(i、:)= GS +(GS − LS(i、:))∗ rand(5)S(i、:) = \ text {GS} +(\ text {GS}-\ text {LS}(i、:))* rand \ tag {5}S i )。=GS+GSLSi ))r a n d5

2.FSAアルゴリズムのフローチャート

FSAアルゴリズムのフローチャートを図1に示します。
ここに画像の説明を挿入

図1FSAアルゴリズムのフローチャート

2.シミュレーション実験と結果分析

FSAとPSOおよびGSAの比較、F1、F2(ユニモーダル関数/ 30次元)、F9、F10(マルチモーダル関数/ 30次元)、F14、F15(固定次元マルチモーダル関数/ 2次元、4次元) 、実験では、母集団のサイズを30に設定し、最大反復回数を1000に設定しました。結果は次のとおりです。
ここに画像の説明を挿入ここに画像の説明を挿入ここに画像の説明を挿入ここに画像の説明を挿入ここに画像の説明を挿入ここに画像の説明を挿入

函数:F1
FSA:最优值:0
PSO:最优值:182.2818
GSA:最优值:8.6339e-17
函数:F2
FSA:最优值:0
PSO:最优值:19.0327
GSA:最优值:4.5383e-08
函数:F9
FSA:最优值:0
PSO:最优值:79.9366
GSA:最优值:22.884
函数:F10
FSA:最优值:8.8818e-16
PSO:最优值:6.5874
GSA:最优值:5.8252e-09
函数:F14
FSA:最优值:1.992
PSO:最优值:11.7187
GSA:最优值:2.2116
函数:F15
FSA:最优值:0.00031431
PSO:最优值:0.00030749
GSA:最优值:0.0038895

実験結果は、FSAアルゴリズムの方がパフォーマンスが優れていることを示しています。

3.参考文献

[1] M.Elsisi。最適化のための将来の検索アルゴリズム[J]。EvolutionaryIntelligence、2019、12:21-31。
[2] Guo Cunwen、CuiDongwen。PCA -FSA-MLRモデルとその流出予測への応用[J ]]。People'sPearlRiver、2021、42(6):91-98。

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転載: blog.csdn.net/weixin_43821559/article/details/124271253