写一个粒子群算法代码

粒子群算法（Particle Swarm Optimization，PSO）是一种常用于优化问题的启发式算法，灵感来源于鸟群觅食行为。下面是一个简单的粒子群算法的实现：

import random

class Particle:
    def __init__(self, position, velocity):
        self.position = position
        self.velocity = velocity
        self.best_position = position

    def update_velocity(self, global_best_position, c1, c2, w):
        r1 = random.random()
        r2 = random.random()
        self.velocity = (w * self.velocity +
                         c1 * r1 * (self.best_position - self.position) +
                         c2 * r2 * (global_best_position - self.position))

    def update_position(self):
        self.position += self.velocity

    def update_best_position(self, fitness_function):
        if fitness_function(self.position) < fitness_function(self.best_position):
            self.best_position = self.position

def particle_swarm_optimization(fitness_function, num_particles, num_iterations, bounds, c1, c2, w):
    particles = []

    global_best_position = None
    global_best_fitness = float('inf')

    # 初始化粒子群
    for _ in range(num_particles):
        position = []
        velocity = []
        for bound in bounds:
            position.append(random.uniform(bound[0], bound[1]))
            velocity.append(random.uniform(-1, 1))
        particle = Particle(position, velocity)
        particles.append(particle)

    # 迭代更新粒子群
    for _ in range(num_iterations):
        for particle in particles:
            particle.update_velocity(global_best_position, c1, c2, w)
            particle.update_position()
            particle.update_best_position(fitness_function)

            # 更新全局最优
            if fitness_function(particle.best_position) < global_best_fitness:
                global_best_position = particle.best_position
                global_best_fitness = fitness_function(particle.best_position)

    return global_best_position

# 示例：使用粒子群算法求解二维函数的最小值
def fitness_function(position):
    x = position[0]
    y = position[1]
    return (x - 3) ** 2 + (y - 4) ** 2

bounds = [(-10, 10), (-10, 10)]  # 变量的取值范围
num_particles = 100  # 粒子数量
num_iterations = 100  # 迭代次数
c1 = 2.0  # 学习因子 c1
c2 = 2.0  # 学习因子 c2
w = 0.7  # 惯性权重 w

result = particle_swarm_optimization(fitness_function, num_particles, num_iterations, bounds, c1, c2, w)
print("最优解：", result)
print("最小值：", fitness_function(result))

解释：
上述代码定义了一个 `Particle` 类，用于表示粒子，并实现了粒子群算法的主要逻辑。每个粒子具有位置、速度和最优位置三个属性，`update_velocity` 方法根据粒子自身历史最优位置和全局最优位置来更新速度，`update_position` 方法根据更新后的速度来更新位置，`update_best_position` 方法根据当前位置的适应度值来更新最优位置。

函数 `particle_swarm_optimization` 是粒子群算法的主函数，它接受一个适应度函数、粒子数量、迭代次数、变量取值范围等参数，首先初始化粒子群，然后迭代更新粒子的速度、位置和最优位置，最后返回全局最优解。

在示例中，我们使用粒子群算法求解了一个简单的二维函数的最小值问题。适应度函数为 `(x - 3) ** 2 + (y - 4) ** 2`，变量取值范围为 `(-10, 10)`，粒子数量为 100，迭代次数为 100，学习因子和惯性权重分别设置为 2.0 和 0.7。程序输出了求得的最优解和最小值。