k均值与人工鱼群算法结合的代码实现

时间: 2023-09-11 15:12:01 浏览: 32
下面是将k均值算法与人工鱼群算法结合的Python代码实现: ```python import random import numpy as np class Fish: def __init__(self, dim, lb, ub): self.position = np.random.uniform(lb, ub, dim) self.lb = lb self.ub = ub self.fitness = float("inf") self.delta = np.zeros(dim) self.w = 0 class KMeansFish: def __init__(self, k, max_iter, lb, ub, wmin, wmax, c1, c2): self.k = k self.max_iter = max_iter self.lb = lb self.ub = ub self.wmin = wmin self.wmax = wmax self.c1 = c1 self.c2 = c2 def cluster(self, data): n, dim = data.shape fish = [] for i in range(self.k): fish.append(Fish(dim, self.lb, self.ub)) for i in range(self.max_iter): # 计算每个鱼的适应度 for j in range(self.k): f = 0 for p in data: d = np.linalg.norm(fish[j].position - p) f += d fish[j].fitness = f # 更新每个鱼的位置和速度 for j in range(self.k): for l in range(dim): fish[j].delta[l] = fish[j].w * fish[j].delta[l] + \ self.c1 * random.random() * (fish[j].best_pos[l] - fish[j].position[l]) + \ self.c2 * random.random() * (fish[l].best_pos[l] - fish[j].position[l]) fish[j].position[l] += fish[j].delta[l] if fish[j].position[l] < self.lb: fish[j].position[l] = self.lb fish[j].delta[l] = 0 elif fish[j].position[l] > self.ub: fish[j].position[l] = self.ub fish[j].delta[l] = 0 # 更新每个鱼的权重 wsum = 0 for j in range(self.k): wsum += fish[j].fitness for j in range(self.k): fish[j].w = (self.wmax - self.wmin) * (1 - fish[j].fitness / wsum) + self.wmin # 更新每个鱼的最佳位置 for j in range(self.k): for p in data: d1 = np.linalg.norm(fish[j].position - p) d2 = np.linalg.norm(fish[j].best_pos - p) if d1 < d2: fish[j].best_pos = p # 更新整个群体的最佳位置 best_pos = fish[0].best_pos best_fitness = fish[0].fitness for j in range(1, self.k): if fish[j].fitness < best_fitness: best_pos = fish[j].best_pos best_fitness = fish[j].fitness # 判断是否收敛 if best_fitness == 0: break # 聚类 labels = np.zeros(n) for i, p in enumerate(data): min_dist = np.linalg.norm(best_pos - p) for j in range(1, self.k): d = np.linalg.norm(fish[j].best_pos - p) if d < min_dist: min_dist = d labels[i] = j return labels ``` 其中,`Fish`类表示一个人工鱼,包含了位置、适应度、速度、权重等属性。`KMeansFish`类表示将k均值算法和人工鱼群算法结合的聚类算法,包含了k值、最大迭代次数、位置上下界、权重下限和上限、学习因子等参数。`cluster`函数实现了将数据进行聚类的功能。

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