详述差分进化算法(DE)代码复现

本文详细介绍了差分进化算法(DE)的基本原理和步骤,包括种群初始化、变异、交叉和适应度函数选择。以求解二次函数最小值为例,展示了DE算法的Python实现过程,通过不断迭代和更新种群,最终找到最优解。DE算法适用于多维度复杂优化问题,具有较强的全局搜索能力。

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  申明!!本篇文章中所有的非代码性叙述和数学公式均摘录自差分进化算法(DE)详述

  差分进化算法(Differential Evolution Algorithm,DE)是基于群体智能理论的优化算法,它是通过群体内个体间的合作与竞争而产生的智能优化算法,字面意思即可看出它有别于遗传算法的自由组合自然选择,它更侧重的是个体与个体和个体与自身间的关系,包括合作与竞争。
  其主要步骤为:种群初始化,变异,交叉,适应度函数选择。
  为实现差分进化算法全过程,本文主要目标为:求解[-3,3]区间内, y = 2 x 2 + 3 x − 1 y=2x^2+3x-1 y=2x2+3x1最小值所对应的x值。

1.初始化

  • D为自变量维度,文章中D=1;
  • NP种群规模总数即个体总数,文章中NP=100;
  • 迭代次数100000;(由于种群中一次仅变异一个个体,所以迭代次数要多一些,可以设置种群中有若干个体均变异来降低迭代次数)
  • 交叉概率0.1
  • 确定自变量维度j的上下限,由于文章仅一个维度,因此j=1,上下限维度为-3,3;
  • 初始化种群:每个个体总服从上下限之间的均匀分布加标准正态分布的随机偏差。
             X i j , 0 = r a n f [ 0 , 1 ] ∗ ( X j ( U ) − X j ( L ) ) + X j ( L ) X_{ij,0}=ranf[0,1]*({X_{j}}^{(U)}-{X_{j}}^{(L)})+{X_{j}}^{(L)} Xij,0=ranf[0,1](Xj(U)Xj
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