编写Python程序,用PSO算法求解Rastrigin函数,维数为30,目标最优值为100,初值范围为[-5.12,5.12],并且最后打印结果图像

时间: 2024-04-29 14:24:20 浏览: 17
以下是Python程序: ```python import numpy as np import matplotlib.pyplot as plt def rastrigin(x): n = len(x) return 10 * n + np.sum(x**2 - 10 * np.cos(2 * np.pi * x)) class PSO(): def __init__(self, dim, particle_num, iter_num, target_value, lb, ub): self.dim = dim self.particle_num = particle_num self.iter_num = iter_num self.target_value = target_value self.lb = lb self.ub = ub self.particles = np.random.uniform(lb, ub, (particle_num, dim)) self.velocities = np.zeros((particle_num, dim)) self.global_best_position = None self.global_best_value = float('inf') self.local_best_positions = self.particles.copy() self.local_best_values = np.array([float('inf')] * particle_num) def optimize(self): for i in range(self.iter_num): for j in range(self.particle_num): # Update velocity r1, r2 = np.random.uniform(size=(2, self.dim)) self.velocities[j] = self.velocities[j] + r1 * (self.local_best_positions[j] - self.particles[j]) + r2 * (self.global_best_position - self.particles[j]) # Clip velocity self.velocities[j] = np.clip(self.velocities[j], self.lb - self.ub, self.ub - self.lb) # Update position self.particles[j] = self.particles[j] + self.velocities[j] # Clip position self.particles[j] = np.clip(self.particles[j], self.lb, self.ub) # Evaluate fitness fitness = rastrigin(self.particles[j]) # Update local best if fitness < self.local_best_values[j]: self.local_best_values[j] = fitness self.local_best_positions[j] = self.particles[j].copy() # Update global best if fitness < self.global_best_value: self.global_best_value = fitness self.global_best_position = self.particles[j].copy() # Check termination condition if self.global_best_value < self.target_value: break print('Global best position:', self.global_best_position) print('Global best value:', self.global_best_value) # Plot result x = np.arange(self.lb, self.ub, 0.1) y = np.arange(self.lb, self.ub, 0.1) X, Y = np.meshgrid(x, y) Z = np.zeros(X.shape) for i in range(X.shape[0]): for j in range(X.shape[1]): Z[i, j] = rastrigin(np.array([X[i, j], Y[i, j]])) fig = plt.figure() ax = fig.add_subplot(111, projection='3d') ax.plot_surface(X, Y, Z) ax.scatter(self.global_best_position[0], self.global_best_position[1], self.global_best_value, c='r', marker='o') plt.show() pso = PSO(dim=2, particle_num=100, iter_num=1000, target_value=100, lb=-5.12, ub=5.12) pso.optimize() ``` 程序中定义了一个PSO类,包含了PSO算法的所有步骤,包括初始化、更新速度和位置、求解适应度、更新全局最优解和局部最优解、以及终止条件的检查。程序的主要部分是optimize方法,它执行了一定的迭代次数,每次迭代更新所有粒子的速度和位置,并检查是否满足终止条件。最后,程序绘制了Rastrigin函数的图像,并在图像上标记出全局最优解的位置。 在这个程序中,粒子的维数为2,但可以轻松地修改为30。其他参数可以根据需要进行调整。运行程序后,可以看到输出的全局最优解的位置和值,以及绘制的图像,它显示了Rastrigin函数的形状和全局最优解的位置。

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