第
6
期
2018
年
6
月
电 子 学 报
ACTA ELECTRONICA SINICA
Vol. 46 No. 6
Jun. 2018
收稿日期
: 2017-01-17;
修回日期
: 2017-07-03;
责任编辑
:
梅志强
基金项目
:
江苏省自然科学基金
( No. BK20150239) ;
国家自然科学基金
( No. 61503165,No. 61402207,No. 61673196)
差分进化帝王蝶优化算法求解
折扣
{ 0-1}
背包问题
冯艳红
1
,
杨 娟
2
,
贺毅朝
1
,
王改革
3
( 1.
河北地质大学信息工程学院
,
河北石家庄
050031; 2.
凯理学院数学科学学院
,
贵州凯里
556011;
3.
中国海洋大学信息科 学与工程学院
,
山东青岛
266100)
摘 要
:
帝王蝶优化算法
( Monarch Butterfly Optimization,MBO)
是一种新颖的群体智能算法
,
自从提出就在实际优
化问题上表现出很好的性能
.
但是
,
帝王蝶优化算法的迁移算子采用随机选择两 个个体来生成新个体
,
并没有记忆整 个
种群的最优解
,
容易造成全局最优帝王蝶搜索经验的丢失
.
根据
MBO
寻优过程的内在机制以及差分进化算法的变异算
子能够利用个体间的差异信息
,
将
MBO
分别与目前性能最优
、
应用范围最广的
7
种差分进化
( Differential Evolution,DE)
变异策略相结合
,
实验验证了
7
种不同算法的性能
.
基于性能最优的
DE /best/2 / bin
变异模式
,
提出了一种差分进化 帝
王蝶优化算法
( Monarch Butterfly Optimization Algorithm with Differential Evolution,DEMBO) ,
使得算法能够记忆种群最
优解并实现种群内部信息的充分共享
,
达到既加快收敛速度 又提高解的精度的目的
.
在
30
个典型折扣
{ 0-1}
背包问题
( D{ 0-1} KP)
实例上进行了一系列 实验
,
实验结果表明
: ( 1) DEMBO
能够在时间复杂度不变的条件下
,
显著提高算法
的求解精度和收敛速 度
; ( 2) DEMBO
在求解所有
D{ 0-1} KP
实例时
,
均能够获得一个近似 比非常接近
1
的近似解
.
关键词
:
折扣
{ 0-1}
背包问题
;
差分进化
;
帝王蝶优化算法
;
贪心修复策略
;
近似比
中图分类号
: TP18
文献标识码
: A
文章编号
: 0372-2112 ( 2018) 06-1343-08
电子学报
URL: http: / /www. ejournal. org. cn DOI: 10. 3969 /j. issn. 0372-2112. 2018. 06. 010
Monarch Butterfly Optimization Algorithm with Differential
Evolution for the Discounted { 0-1} Knapsack Problem
FENG Yan-ho ng
1
,YANG Juan
2
,HE Yi-chao
1
,WANG Gai-ge
3
( 1. School of Information Engineering,Hebei GEO University,Shijiazhuang,Hebei 050031,China;
2. School of Mathematical Science,Kaili University,Kaili,Guizhou 556011,China;
3. College of Information Science and Engineering,Ocean University of China,Qingdao,Shandong 266100,China)
Abstract: Recently,inspired by the migratory behavior of monarch butterflies in nature,a swarm intelligence optimi-
zation algorithm,called monarch butterfly optimization algorithm ( MBO) ,is proposed. Since MBO is proposed,it has good
performances in various real-world optimization problems. How ever,migration operator of MBO selects randomly two indi-
viduals to generate new offspring,in which the useful search experience of global optimal individual is easily lost. Based on
the intrinsic mechanism of the search process of MBO and the character of differential mutation operator,MBO is combined
with 7 kinds of DE mutation strategies,respectively. Then a series of experiments are conducted to verify their performance.
A DEMBO based on MBO and better differential evolution mutation strategy is presented,in which migration operator is re-
placed by differential mutation operator to enhance its global optimization ability. The over-all performance of DEMBO is
verified and analyzed by 30 typical discounted { 0-1} knapsack problem ( D { 0-1} KP) instances. The experimental results
demonstrate that DEMBO can significantly improve the solution quality and convergence speed under the condition of not in-
creasing the time complexity. Meanwhile,the approximation ratio of all the D { 0-1} KP instances obtained by DEMBO is
close to 1. 0.
Key words: discounted { 0-1} knapsack problem; differential evolution; monarch butterfly o ptimization algorithm;
greedy repair strategy; approximate ratio