python 多宇宙优化算法 代码

多宇宙优化算法（Multi-Verse Optimizer，MVO）是一种全局优化算法，它利用多个宇宙的概念来搜索最优解。以下是一个用 Python 实现的简单 MVO 算法的示例代码：

import random
import numpy as np

def func(x):
    return np.sum(np.square(x))

def initialize(dim, num_of_universes):
    universes = []
    for i in range(num_of_universes):
        universe = np.random.rand(dim) * 10 - 5 # 生成随机的初始解
        universes.append(universe)
    return universes

def levy_flight(beta):
    if beta == 1.5:
        sigma = np.power((np.math.gamma(1 + beta) * np.sin(np.pi * beta / 2)) / np.math.gamma((1 + beta) / 2) * beta * np.power(2, (beta - 1) / 2), 1 / beta)
    else:
        sigma = 1
    u = np.random.randn() * sigma
    v = np.random.randn()
    step = u / np.power(abs(v), 1 / beta)
    return step

def search(universes, dim, iterations):
    best_universe = None
    best_fitness = float('inf')
    for i in range(iterations):
        for j in range(len(universes)):
            universe = universes[j]
            step_size = levy_flight(1.5)
            new_universe = universe + step_size * (best_universe - universe)
            new_universe = np.clip(new_universe, -5, 5) # 限制解的范围在 [-5, 5] 之间
            fitness = func(new_universe)
            if fitness < best_fitness:
                best_fitness = fitness
                best_universe = new_universe
            if fitness < func(universe):
                universes[j] = new_universe
    return best_universe, best_fitness

if __name__ == '__main__':
    dim = 10 # 解的维度
    num_of_universes = 20 # 宇宙的数量
    iterations = 100 # 迭代次数
    universes = initialize(dim, num_of_universes)
    best_universe, best_fitness = search(universes, dim, iterations)
    print("Best universe:", best_universe)
    print("Best fitness:", best_fitness)

在这个示例代码中，我们定义了一个简单的测试函数 `func`，它的目标是最小化输入向量的平方和。`initialize` 函数用于生成随机的初始解，`levy_flight` 函数用于计算步长，`search` 函数是 MVO 算法的核心实现。

在 `search` 函数中，我们首先初始化了全局最优解 `best_universe` 和其对应的适应度值 `best_fitness`。然后，在每次迭代中，我们遍历每个宇宙，计算出一个新的解，然后将它与当前的最优解进行比较。如果新的解更好，我们就把它设为当前的最优解。最后，我们更新宇宙的位置，并将解的范围限制在 [-5, 5] 之间。

最后，我们在 `main` 函数中定义了解的维度、宇宙的数量和迭代次数，然后调用 `initialize` 和 `search` 函数来运行 MVO 算法，并输出最优解和适应度值。