传统粒子群与改进粒子群对比代码

时间: 2024-05-10 18:17:56 浏览: 12
以下是传统粒子群算法和改进粒子群算法的Python实现代码对比: ```python # 传统粒子群算法 import random class Particle: def __init__(self, dim, x_max, x_min, v_max, v_min): self.position = [random.uniform(x_min, x_max) for _ in range(dim)] self.velocity = [random.uniform(v_min, v_max) for _ in range(dim)] self.best_position = self.position.copy() self.best_fitness = float('inf') def update_position(self): for i in range(len(self.position)): self.position[i] += self.velocity[i] def update_velocity(self, w, c1, c2, global_best_position): for i in range(len(self.velocity)): r1 = random.uniform(0, 1) r2 = random.uniform(0, 1) cognitive_component = c1 * r1 * (self.best_position[i] - self.position[i]) social_component = c2 * r2 * (global_best_position[i] - self.position[i]) self.velocity[i] = w * self.velocity[i] + cognitive_component + social_component def evaluate_fitness(self, fitness_func): fitness = fitness_func(self.position) if fitness < self.best_fitness: self.best_fitness = fitness self.best_position = self.position.copy() class PSO: def __init__(self, dim, population_size, x_max, x_min, v_max, v_min, w, c1, c2, max_iter, fitness_func): self.dim = dim self.population_size = population_size self.x_max = x_max self.x_min = x_min self.v_max = v_max self.v_min = v_min self.w = w self.c1 = c1 self.c2 = c2 self.max_iter = max_iter self.fitness_func = fitness_func self.population = [Particle(dim, x_max, x_min, v_max, v_min) for _ in range(population_size)] self.global_best_position = self.population[0].position.copy() self.global_best_fitness = float('inf') def update_global_best(self): for particle in self.population: if particle.best_fitness < self.global_best_fitness: self.global_best_fitness = particle.best_fitness self.global_best_position = particle.best_position.copy() def optimize(self): for i in range(self.max_iter): for particle in self.population: particle.update_velocity(self.w, self.c1, self.c2, self.global_best_position) particle.update_position() particle.evaluate_fitness(self.fitness_func) self.update_global_best() print('Iteration {}: Best Fitness: {}'.format(i, self.global_best_fitness)) # 改进粒子群算法(基于自适应权重和多策略融合的粒子群算法) import random import numpy as np class Particle: def __init__(self, dim, x_max, x_min, v_max, v_min): self.position = [random.uniform(x_min, x_max) for _ in range(dim)] self.velocity = [random.uniform(v_min, v_max) for _ in range(dim)] self.best_position = self.position.copy() self.best_fitness = float('inf') self.local_best_position = self.position.copy() self.local_best_fitness = float('inf') self.weights = np.array([random.uniform(0, 1) for _ in range(dim)]) self.strategy = random.choice(['explore', 'exploit']) def update_position(self): for i in range(len(self.position)): self.position[i] += self.velocity[i] def update_velocity(self, w, c1, c2, global_best_position): global_weights = np.array([1 / len(global_best_position) for _ in range(len(global_best_position))]) local_weights = np.array([1 / len(self.local_best_position) for _ in range(len(self.local_best_position))]) if self.strategy == 'explore': self.weights = global_weights else: self.weights = local_weights for i in range(len(self.velocity)): r1 = random.uniform(0, 1) r2 = random.uniform(0, 1) cognitive_component = c1 * r1 * (self.best_position[i] - self.position[i]) social_component = c2 * r2 * (global_best_position[i] - self.position[i]) adaptive_weight = self.weights[i] * (1 - w) + w self.velocity[i] = adaptive_weight * (cognitive_component + social_component) def evaluate_fitness(self, fitness_func): fitness = fitness_func(self.position) if fitness < self.best_fitness: self.best_fitness = fitness self.best_position = self.position.copy() if fitness < self.local_best_fitness: self.local_best_fitness = fitness self.local_best_position = self.position.copy() class APSO: def __init__(self, dim, population_size, x_max, x_min, v_max, v_min, w_max, w_min, c1, c2, max_iter, fitness_func): self.dim = dim self.population_size = population_size self.x_max = x_max self.x_min = x_min self.v_max = v_max self.v_min = v_min self.w_max = w_max self.w_min = w_min self.c1 = c1 self.c2 = c2 self.max_iter = max_iter self.fitness_func = fitness_func self.population = [Particle(dim, x_max, x_min, v_max, v_min) for _ in range(population_size)] self.global_best_position = self.population[0].position.copy() self.global_best_fitness = float('inf') def update_global_best(self): for particle in self.population: if particle.best_fitness < self.global_best_fitness: self.global_best_fitness = particle.best_fitness self.global_best_position = particle.best_position.copy() def select_strategy(self): explore_prob = 1 - (self.global_best_fitness - self.local_best_fitness) / self.global_best_fitness if random.random() < explore_prob: return 'explore' else: return 'exploit' def update_local_best(self): for particle in self.population: if particle.local_best_fitness < self.global_best_fitness: self.local_best_fitness = particle.local_best_fitness self.local_best_position = particle.local_best_position.copy() def optimize(self): for i in range(self.max_iter): self.local_best_fitness = float('inf') self.local_best_position = self.global_best_position.copy() for particle in self.population: particle.strategy = self.select_strategy() particle.update_velocity(self.w_max - (self.w_max - self.w_min) * i / self.max_iter, self.c1, self.c2, self.global_best_position) particle.update_position() particle.evaluate_fitness(self.fitness_func) self.update_global_best() self.update_local_best() print('Iteration {}: Best Fitness: {}'.format(i, self.global_best_fitness)) ``` 可以看出,改进粒子群算法增加了自适应权重和多策略融合的机制,使得粒子群算法更加灵活和高效。

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