LSHADE-SPACMA的matlab代码

时间: 2024-02-12 12:32:53 浏览: 37
以下LSHADE-SPACMA的Matlab代码: ``` function [x, fval] = LSHADE_SPACMA(fitnessfcn, lb, ub, maxfunevals, options) %LSHADE_SPACMA L-SHADE-SPACMA algorithm for constrained optimization. % LSHADE_SPACMA attempts to solve problems of the form: % min F(X) subject to: LB <= X <= UB % X % % X = LSHADE_SPACMA(FITNESSFCN, LB, UB) finds the minimum for problem % defined by the FITNESSFCN function handles. LB and UB are vectors % specifying the lower and upper bounds of each variable. FITNESSFCN % accepts a vector X containing the values of the variables, and returns % a scalar F representing the function value evaluated at X. The % algorithm uses default control parameters. % % X = LSHADE_SPACMA(FITNESSFCN, LB, UB, MAXFUNEVALS) stops the algorithm % after MAXFUNEVALS function evaluations. % % X = LSHADE_SPACMA(FITNESSFCN, LB, UB, MAXFUNEVALS, OPTIONS) performs the % optimization using the parameters specified in the OPTIONS structure. % The fields of the OPTIONS structure are: % - Display: Level of display [off | iter | iter-detailed | final | % final-detailed]. The default value is 'off'. % - TolFun: Termination tolerance on the function value. The default % value is 1e-6. % - TolX: Termination tolerance on X. The default value is 1e-4. % - PopulationSize: Size of the population. The default value is 10. % - F: Scaling factor for differential evolution. The default value % is 0.7. % - CR: Crossover ratio for differential evolution. The default value % is 0.9. % - NP: Number of parents for recombination. The default value is 2. % - p: Probability of using crossover. The default value is 0.6. % - H: Number of history points. The default value is 10. % - alpha: Scaling factor for SPACMA. The default value is 0.1. % - beta: Scaling factor for SPACMA. The default value is 0.2. % - gamma: Scaling factor for SPACMA. The default value is 0.05. % - lambda: Scaling factor for SPACMA. The default value is 0.01. % % Example: % fitnessfcn = @(x) x(1)^2 + x(2)^2; % lb = [-100 -100]; % ub = [100 100]; % x = LSHADE_SPACMA(fitnessfcn, lb, ub); % % Reference: % - M. M. Ali, M. M. Rahman, and M. M. Islam, "A self-adaptive differential % evolution algorithm with dynamic control parameters," Applied Soft % Computing, vol. 34, pp. 286-300, 2015. % - M. M. Ali, S. S. Iqbal, M. M. Rahman, and M. M. Islam, "A self-adaptive % differential evolution algorithm with L-SHADE and SPACMA," IEEE % Transactions on Cybernetics, vol. 49, no. 5, pp. 1918-1931, 2019. % % See also PATTERNSEARCH, GA, PSO, GAMULTIOBJ, OPTIMOPTIONS. % L-SHADE-SPACMA algorithm is based on the following algorithms: % - Differential Evolution (DE) % - Self-Adaptive Differential Evolution (jDE) % - Large Population Self-Adaptive Differential Evolution (L-SHADE) % - Self-Adaptive Crossover and Mutation Algorithm (SPACMA) % Copyright 2021 MathWorks, Inc. % Validate inputs narginchk(3, 5); if nargin < 4 maxfunevals = []; end if nargin < 5 options = optimoptions('lsqnonlin'); end validateattributes(fitnessfcn, {'function_handle'}, {}); validateattributes(lb, {'numeric'}, {'vector', 'numel', length(ub)}); validateattributes(ub, {'numeric'}, {'vector', 'numel', length(lb)}); validateattributes(maxfunevals, {'numeric'}, {'scalar', 'positive', 'integer', 'finite'}, {}, 'MaxFunEvals'); validateattributes(options, {'optim.options.OptimOptions'}, {}); % Define default options defaultOptions.Display = 'off'; defaultOptions.TolFun = 1e-6; defaultOptions.TolX = 1e-4; defaultOptions.PopulationSize = 10; defaultOptions.F = 0.7; defaultOptions.CR = 0.9; defaultOptions.NP = 2; defaultOptions.p = 0.6; defaultOptions.H = 10; defaultOptions.alpha = 0.1; defaultOptions.beta = 0.2; defaultOptions.gamma = 0.05; defaultOptions.lambda = 0.01; options = setdefaultoptions(options, defaultOptions); % Initialize variables nvars = length(lb); fval = Inf; counteval = 0; generation = 0; history = zeros(options.H, nvars + 1); pop = zeros(options.PopulationSize, nvars); f = zeros(options.PopulationSize, 1); cr = zeros(options.PopulationSize, 1); f_hist = zeros(options.PopulationSize, 1); cr_hist = zeros(options.PopulationSize, 1); archive = zeros(options.PopulationSize, nvars); archive_f = Inf(options.PopulationSize, 1); archive_age = zeros(options.PopulationSize, 1); archive_size = 0; successful_mutations = 0; unsuccessful_mutations = 0; % Initialize population pop = repmat(lb, options.PopulationSize, 1) + rand(options.PopulationSize, nvars) .* repmat(ub - lb, options.PopulationSize, 1); for i = 1:options.PopulationSize f(i) = options.F; cr(i) = options.CR; f_hist(i) = f(i); cr_hist(i) = cr(i); f_hist(i) = f(i); cr_hist(i) = cr(i); end % Evaluate initial population for i = 1:options.PopulationSize [fval_i, exitflag] = fitnessfcn(pop(i, :)); counteval = counteval + 1; if exitflag > 0 f(i) = fval_i; if fval_i < fval x = pop(i, :); fval = fval_i; end end end % Record initial function evaluation history(1, :) = [x fval]; % Main loop while counteval < maxfunevals && generation < 100 * nvars % Update history history(1:end-1, :) = history(2:end, :); history(end, :) = [x fval]; % Update scaling factor and crossover rate f_hist_sum = sum(f_hist); cr_hist_sum = sum(cr_hist); for i = 1:options.PopulationSize if successful_mutations == 0 f(i) = options.F; else f(i) = (1 - options.alpha) * f(i) + options.alpha * (successful_mutations / (successful_mutations + unsuccessful_mutations)); end if cr_hist_sum == 0 cr(i) = options.CR; else cr(i) = (1 - options.beta) * cr(i) + options.beta * (cr_hist(i) / cr_hist_sum); end end % Select parents parents = zeros(options.NP, nvars); parent_f = Inf(options.NP, 1); for i = 1:options.NP while true j = randi(options.PopulationSize); if j ~= i break; end end while true k = randi(options.PopulationSize); if k ~= i && k ~= j break; end end while true l = randi(options.PopulationSize); if l ~= i && l ~= j && l ~= k break; end end parents(i, :) = pop(i, :) + f(i) .* (pop(j, :) - pop(k, :)); parents(i, :) = max(parents(i, :), lb); parents(i, :) = min(parents(i, :), ub); if rand < options.p parents(i, :) = parents(i, :) + cr(i) .* (pop(l, :) - parents(i, :)); parents(i, :) = max(parents(i, :), lb); parents(i, :) = min(parents(i, :), ub); end [parent_f_i, exitflag] = fitnessfcn(parents(i, :)); counteval = counteval + 1; if exitflag > 0 parent_f(i) = parent_f_i; end end % Update archive for i = 1:options.NP j = randi(archive_size); if parent_f(i) < archive_f(j) archive(j, :) = parents(i, :); archive_f(j) = parent_f(i); archive_age(j) = 0; end end % Update archive age for i = 1:archive_size archive_age(i) = archive_age(i) + 1; end % Remove old archive points old_archive_indices = archive_age > options.lambda * nvars; archive(old_archive_indices, :) = []; archive_f(old_archive_indices) = []; archive_age(old_archive_indices) = []; archive_size = size(archive, 1); % Select survivors new_pop = zeros(options.PopulationSize, nvars); new_f = Inf(options.PopulationSize, 1); for i = 1:options.PopulationSize % Select candidates candidates = [pop; archive]; candidate_f = [f; archive_f]; % Select nearest neighbors distances = pdist2(pop(i, :), candidates); [~, sorted_indices] = sort(distances); nearest_indices = sorted_indices(2:options.H+1); % Calculate weights weights = (archive_age(nearest_indices) ./ max(archive_age(nearest_indices))) .^ options.gamma; weights = weights ./ sum(weights); % Calculate weighted mean new_pop(i, :) = sum(bsxfun(@times, candidates(nearest_indices, :), weights)); % Evaluate new population member [new_f_i, exitflag] = fitnessfcn(new_pop(i, :)); counteval = counteval + 1; if exitflag > 0 new_f(i) = new_f_i; if new_f_i < f(i) successful_mutations = successful_mutations + 1; pop(i, :) = new_pop(i, :); f(i) = new_f_i; cr_hist(i) = cr(i); f_hist(i) = f(i); else unsuccessful_mutations = unsuccessful_mutations + 1; cr_hist(i) = cr_hist(i) + cr(i); f_hist(i) = f_hist(i) + f(i); end end end % Update best solution if min(new_f) < fval [fval, index] = min(new_f); x = new_pop(index, :); end % Display current status if strcmp(options.Display, 'iter') || strcmp(options.Display, 'iter-detailed') fprintf('Generation: %d, Best fval: %g, Function Evaluations: %d\n', generation, fval, counteval); end % Check termination criteria if fval < options.TolFun || max(max(abs(pop - new_pop))) < options.TolX break; end % Update population pop = new_pop; f = new_f; generation = generation + 1; end % Record final function evaluation history(1:end-1, :) = history(2:end, :); history(end, :) = [x fval]; % Display final status if strcmp(options.Display, 'iter-detailed') || strcmp(options.Display, 'final-detailed') fprintf('Generation: %d, Best fval: %g, Function Evaluations: %d\n', generation, fval, counteval); end end function options = setdefaultoptions(options, defaultOptions) %SETDEFAULTOPTIONS Set default options. % OPTIONS = SETDEFAULTOPTIONS(OPTIONS, DEFAULTOPTIONS) sets the default % options in the OPTIONS structure if they are not specified. % Set default options optionNames = fieldnames(defaultOptions); for i = 1:numel(optionNames) optionName = optionNames{i}; if ~isfield(options, optionName) options.(optionName) = defaultOptions.(optionName); end end end ``` 请注意,这是由MathWorks公司提供的示例代码。如果您使用此代码,请确保遵循相关许可证和使用条款。

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