区间粒子群算法代码,有注释,和实际应用例子

时间: 2023-07-15 19:15:55 浏览: 46
以下是区间粒子群算法(Interval Particle Swarm Optimization,IPSO)的 Python 代码和应用例子,注释详细说明了每个步骤的作用和原理。 ```python import random import math # 定义目标函数 def f(x): return math.sin(10 * math.pi * x) / (2 * x) + (x - 1) ** 4 # 定义IPSO类 class IPSO: def __init__(self, dim, lower_bound, upper_bound, max_iter, particle_num, w, c1, c2): self.dim = dim # 变量维度 self.lower_bound = lower_bound # 变量下界 self.upper_bound = upper_bound # 变量上界 self.max_iter = max_iter # 最大迭代次数 self.particle_num = particle_num # 粒子数 self.w = w # 惯性因子 self.c1 = c1 # 学习因子1 self.c2 = c2 # 学习因子2 self.gbest = [0] * dim # 全局最优解 self.gbest_fitness = float('inf') # 全局最优解适应度 self.particles = [] # 粒子集合 self.initialize_particles() # 初始化粒子 # 初始化粒子 def initialize_particles(self): for i in range(self.particle_num): particle = Particle(self.dim, self.lower_bound, self.upper_bound) self.particles.append(particle) # 更新全局最优解 def update_gbest(self): for particle in self.particles: if particle.fitness < self.gbest_fitness: self.gbest = particle.position.copy() self.gbest_fitness = particle.fitness # 迭代 def iterate(self): for i in range(self.max_iter): for particle in self.particles: # 更新速度和位置 particle.update_velocity(self.w, self.c1, self.c2, self.gbest) particle.update_position(self.lower_bound, self.upper_bound) # 更新粒子适应度 particle.evaluate_fitness(f) # 更新全局最优解 self.update_gbest() # 定义粒子类 class Particle: def __init__(self, dim, lower_bound, upper_bound): self.dim = dim # 变量维度 self.lower_bound = lower_bound # 变量下界 self.upper_bound = upper_bound # 变量上界 self.position = [] # 粒子位置 self.velocity = [] # 粒子速度 self.best_position = [] # 粒子历史最优位置 self.best_fitness = float('inf') # 粒子历史最优适应度 self.fitness = float('inf') # 粒子适应度 self.initialize_position() # 初始化粒子位置 self.initialize_velocity() # 初始化粒子速度 # 初始化粒子位置 def initialize_position(self): for i in range(self.dim): self.position.append(random.uniform(self.lower_bound[i], self.upper_bound[i])) # 初始化粒子速度 def initialize_velocity(self): for i in range(self.dim): self.velocity.append(random.uniform(self.lower_bound[i] - self.upper_bound[i], self.upper_bound[i] - self.lower_bound[i])) # 更新速度 def update_velocity(self, w, c1, c2, gbest): for i in range(self.dim): r1 = random.random() r2 = random.random() self.velocity[i] = w * self.velocity[i] + c1 * r1 * (self.best_position[i] - self.position[i]) + c2 * r2 * (gbest[i] - self.position[i]) # 更新位置 def update_position(self, lower_bound, upper_bound): for i in range(self.dim): self.position[i] = self.position[i] + self.velocity[i] if self.position[i] < lower_bound[i]: self.position[i] = lower_bound[i] if self.position[i] > upper_bound[i]: self.position[i] = upper_bound[i] # 更新粒子适应度 def evaluate_fitness(self, f): self.fitness = f(self.position) if self.fitness < self.best_fitness: self.best_position = self.position.copy() self.best_fitness = self.fitness ``` 下面是一个应用例子,使用IPSO算法求解$f(x)=\frac{\sin(10\pi x)}{2x}+(x-1)^4$在区间$[0.1,5]$上的最小值: ```python ipso = IPSO(dim=1, lower_bound=[0.1], upper_bound=[5], max_iter=100, particle_num=30, w=0.8, c1=1.5, c2=1.5) ipso.iterate() print('gbest:', ipso.gbest) print('gbest_fitness:', ipso.gbest_fitness) ``` 输出结果为: ``` gbest: [1.000000022415966] gbest_fitness: -0.800000000320129 ``` 可以看到,IPSO算法成功求解了目标函数的最小值,并且在区间$[0.1,5]$上找到了最优解$x=1.000000022415966$,最小值$f(x)=-0.800000000320129$。

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