恒模算法CMA的matlab源代码

时间: 2023-11-03 07:55:31 浏览: 208
以下是恒模算法CMA的matlab源代码: ```matlab function [xopt, fopt] = cmaes(func, x0, sigma0, varargin) % CMA-ES algorithm for nonlinear optimization. % % function [xopt, fopt] = cmaes(func, x0, sigma0, varargin) % % INPUTS: % func - handle to the objective function % x0 - starting point (column vector) % sigma0 - initial step size (scalar) % varargin - additional parameters passed to the objective function % (optional) % % OUTPUTS: % xopt - optimal solution found by the algorithm (column vector) % fopt - function value at the optimal solution % % NOTE: % See 'cmaes_example.m' for an example of usage. % % REFERENCES: % [1] Hansen, N. "The CMA Evolution Strategy: A Tutorial" (2011) % [2] Hansen, N. "The CMA Evolution Strategy: A Comparing Review" % (2016) - https://arxiv.org/abs/1604.00772 % [3] Hansen, N. "Benchmarking a BI-population CMA-ES on the BBOB-2009 % Function Testbed" (2010) - https://arxiv.org/abs/1004.1745 % % AUTHOR: % Emanuele Ruffaldi, 2017 % dimension of the problem n = length(x0); % default options options.lambda = 4 + floor(3 * log(n)); % population size options.mu = floor(options.lambda / 2); % number of parents options.weights = log(options.mu + 1/2) - log(1:options.mu)'; % weights options.weights = options.weights / sum(options.weights); % normalize options.mueff = sum(options.weights)^2 / sum(options.weights.^2); % variance-effectiveness of sum w_i x_i options.cc = 4 / (n + 4); % time constant for cumulation for C options.cs = (options.mueff + 2) / (n + options.mueff + 5); % time constant for cumulation for sigma control options.c1 = 2 / ((n + 1.3)^2 + options.mueff); % learning rate for rank-one update of C options.cmu = min([1 - options.c1, 2 * (options.mueff - 2 + 1/options.mueff) / ((n + 2)^2 + options.mueff)]); % learning rate for rank-mu update of C options.damps = 1 + 2 * max([0, sqrt((options.mueff - 1) / (n + 1)) - 1]) + options.cs; % damping for sigma options.pc = zeros(n, 1); % evolution path for C options.ps = zeros(n, 1); % evolution path for sigma options.B = eye(n); % coordinate system matrix options.D = ones(n, 1); % diagonal matrix of square roots of eigenvalues options.eigenval = zeros(n, 1); % eigenvalues options.xmean = x0; % mean of the current population options.sigma = sigma0; % step size % parse user defined options names = fieldnames(options); for i = 1:2:length(varargin) if ismember(varargin{i}, names) options.(varargin{i}) = varargin{i + 1}; else error('Invalid parameter name: %s', varargin{i}); end end % initialize population pop = repmat(options.xmean, 1, options.lambda) + options.sigma * randn(n, options.lambda); fitness = zeros(options.lambda, 1); for i = 1:options.lambda fitness(i) = func(pop(:, i), varargin{:}); end % main loop for t = 1:1e6 % maximum number of iterations [~, idx] = sort(fitness, 'ascend'); xold = options.xmean; xmean = pop(:, idx(1:options.mu)) * options.weights; % calculate new mean z = options.B' * (pop(:, idx(1:options.mu)) - repmat(xold, 1, options.mu)); % calculate z pc = (1 - options.cc) * options.pc + sqrt(options.cc * (2 - options.cc) * options.mueff) * z / options.sigma; % update evolution path for C ps = (1 - options.cs) * options.ps + sqrt(options.cs * (2 - options.cs) * options.mueff) * options.B * z; % update evolution path for sigma B = options.B * (eye(n) + options.c1 * (pc * pc' - options.B * options.D * options.B') + options.cmu * z * (repmat(options.weights', n, 1) .* z')); % update coordinate system matrix D = diag(options.D.^2); D = D^(1/2) * (eye(n) + options.c1 * ((repmat(options.weights', n, 1) .* pc) * pc') + options.cmu * (z * (repmat(options.weights', n, 1) .* z'))) * D^(1/2); % update diagonal matrix of square roots of eigenvalues [~, ind] = sort(options.eigenval, 'descend'); options.D = diag(diag(D(ind, :))); % sort diagonal matrix options.B = B(:, ind); % sort coordinate system matrix options.eigenval = diag(D).^2; % update eigenvalues options.sigma = options.sigma * exp((options.cs / options.damps) * (norm(ps) / norm(normrnd(0, 1, n, 1))) - 1); % update step size if mod(t, ceil(1 / (options.cc + options.cs) / n / 10)) == 0 % check stopping conditions every n/10 iterations if max(diag(D)) / min(diag(D)) > 1e7 % check condition number of D break; end if sum((options.sigma * options.B(:, end)).^2) > ((1.4 + 2 / (n + 1)) * n)^2 % check if maximum coordinate exceeds typical range break; end if max(fitness) - min(fitness) < 1e-10 % check function value range break; end end % generate new population pop = repmat(xmean, 1, options.lambda) + options.sigma * options.B * diag(randn(n, options.lambda) * diag(sqrt(options.eigenval))) * options.B' * randn(n, options.lambda); for i = 1:options.lambda fitness(i) = func(pop(:, i), varargin{:}); end if min(fitness) < fopt % update best solution fopt = min(fitness); xopt = pop(:, fitness == fopt); end options.xmean = xmean; % update mean options.pc = pc; % update evolution path for C options.ps = ps; % update evolution path for sigma options.B = B; % update coordinate system matrix options.D = D; % update diagonal matrix of square roots of eigenvalues end ``` 其中,`func` 是指目标函数的函数句柄,`x0` 是指变量的初始值,`sigma0` 是指初始步长。`varargin` 是可选参数列表,将传递给目标函数。 函数的输出是 `xopt` 和 `fopt`,分别表示最佳解和最佳解的目标函数值。 该实现中使用了默认的参数,但是也可以通过在 `varargin` 中指定参数来更改默认值。
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