【智能优化算法-人工蜂鸟算法】基于人工蜂鸟算法求解多目标优化问题附matlab代码MOAHA

该博客介绍了人工蜂鸟算法(AHA),一种用于解决优化问题的新型生物启发式算法。AHA模仿蜂鸟的飞行技巧和觅食策略,通过轴向、对角线和全向飞行模拟,以及引导、领地和迁徙觅食策略。通过数值测试和与现有算法的比较,证明AHA在找到高质量解决方案方面具有竞争力,且计算负担轻。此外,AHA在十个工程设计案例中表现出色,优于其他优化技术。博客提供了多目标人工蜂鸟算法(MOAHA)的MATLAB代码示例,并展示了在ZDT系列函数上的运行结果。

1 内容介绍

在这项工作中提出了一种新的仿生优化算法,称为人工蜂鸟算法(AHA)来解决优化问题。 AHA算法模拟自然界中蜂鸟的特殊飞行技能和智能觅食策略。模拟了觅食策略中使用的三种飞行技能,包括轴向、对角线和全向飞行。此外,实施了引导觅食、领地觅食和迁徙觅食,并构建了访问表来模拟蜂鸟对食物来源的记忆功能。 AHA 使用两组数值测试函数进行验证,并将结果与从各种算法获得的结果进行比较。比较表明,AHA 比其他元启发式算法更具竞争力,并且可以用更少的控制参数确定高质量的解决方案。此外,AHA 的性能在十个具有挑战性的工程设计案例研究中得到验证。结果表明,与文献中现有的优化技术相比,AHA 在计算负担和求解精度方面的优越性。

2 仿真代码

%-------------------------------------------------------------------%
%  Multi-Objective artificial hummingbird algorithm (MOAHA)         %
%  Source codes demo version 1.0                                    %
%-------------------------------------------------------------------%
% I acknowledge that this version of MOAHA has been written using
% a portion of the following code:
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
%  MATLAB Code for                                                  %
%                                                                   %
%  Multi-Objective Particle Swarm Optimization (MOPSO)              %
%  Version 1.0 - Feb. 2011                                          %
%                                                                   %
%  According to:                                                    %
%  Carlos A. Coello Coello et al.,                                  %
%  "Handling Multiple Objectives with Particle Swarm Optimization," %
%  IEEE Transactions on Evolutionary Computation, Vol. 8, No. 3,    %
%  pp. 256-279, June 2004.                                          %
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%

function dom=Dominates(x,y)
    
    dom=all(x<=y) && any(x<y);

end

%-------------------------------------------------------------------%

%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%


function [pop, F]=NonDominatedSorting(pop)

    nPop=numel(pop);

    for i=1:nPop
        pop(i).DominationSet=[];
        pop(i).DominatedCount=0;
    end
    
    F{1}=[];
    
    for i=1:nPop
        for j=i+1:nPop
            p=pop(i);
            q=pop(j);
            
            if Dominates(p.Cost,q.Cost)
                p.DominationSet=[p.DominationSet j];
                q.DominatedCount=q.DominatedCount+1;
            end
            
            if Dominates(q.Cost,p.Cost)
                q.DominationSet=[q.DominationSet i];
                p.DominatedCount=p.DominatedCount+1;
            end
            
            pop(i)=p;
            pop(j)=q;
        end
        
        if pop(i).DominatedCount==0
            F{1}=[F{1} i];
            pop(i).Rank=1;
        end
    end
    
    k=1;
    
    while true
        
        Q=[];
        
        for i=F{k}
            p=pop(i);
            
            for j=p.DominationSet
                q=pop(j);
                
                q.DominatedCount=q.DominatedCount-1;
                
                if q.DominatedCount==0
                    Q=[Q j]; 
                    q.Rank=k+1;
                end
                
                pop(j)=q;
            end
        end
        
        if isempty(Q)
            break;
        end
        
        F{k+1}=Q; 
        
        k=k+1;
        
    end
    

end

%--------------------------------------------------------------------------%
% Multi-Objective artificial hummingbird algorithm (MOAHA)                 %
% Source codes demo version 1.0                                            %
------------------------------------------------------------%
%  FunIndex = 1: ZDT1
%  FunIndex = 2: ZDT2
%  FunIndex = 3: ZDT3
%  FunIndex = 4: ZDT4
%  FunIndex = 5: ZDT6
 

clc;
clear;
 
MaxIt=300;
nPop=100;
Dim=30;
ArchiveSize=100;

 FunIndex=1;% ZDT1

    [ArchiveFit]=MOAHA(FunIndex,MaxIt,nPop,ArchiveSize);
    
    figure;
    plot(ArchiveFit(1,:),ArchiveFit(2,:),'r.');
    if FunIndex==5
        title(['ZDT',num2str(FunIndex+1)]);
    else
        title(['ZDT',num2str(FunIndex)]);
    end
    xlabel('f1');
    ylabel('f2');
    box on
    legend('PF');
  


 

3 运行结果

4 参考文献

[1]刘明辉. 改进的多目标人工蜂群算法及其在特征选择中的应用[D]. 安徽大学, 2018.

[2] Zhao W ,  Wang L ,  Mirjalili S . Artificial hummingbird algorithm: A new bio-inspired optimizer with its engineering applications[J]. Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering, 2022, 388:114194-.

博主简介:擅长智能优化算法、神经网络预测、信号处理、元胞自动机、图像处理、路径规划、无人机等多种领域的Matlab仿真,相关matlab代码问题可私信交流。

部分理论引用网络文献,若有侵权联系博主删除。

代码,不适合小白,数学建模MATLAB资料 第1章谢菲尔德大学的MATLAB遗传算法工具箱 1.1理论基础 1.1.1遗传算法概述 1.1.2 谢菲尔德遗传算法工具箱 1.2案例背景 1.2.1 问题描述 1.2.2解题思路及步骤 1.3 MATLAB程序实现 1.3.1工具箱结构 1.3.2 遗传算法常用函数 1.3.3遗传算法工具箱应用举例 1.4延伸阅读 参考文献 第2章基于遗传算法和非线性规划的函数寻优算法 2.1理论基础 2.1.1非线性规划 2.1.2 非线性规划函数 2.1.3遗传算法基本思想 2。1.4算法结合思想 2.2案例背景 2.2.1 问题描述 2.2.2 算法流程 2.2.3遗传算法实现 2.3 MATLAB程序实现 2.3.1适应度函数 2.3.2选择操作 2.3.3交叉操作 2.3.4变异操作 2.3.5算法主函数 2.3.6非线性寻优 2.3.7结果分析 2.4延伸阅读 2.4.1其他函数的优化 2.4.2其他优化算法 参考文献 第3章基于遗传算法的BP神经网络优化算法 3.1理论基础 3.1.1 BP神经网络概述 3.1.2遗传算法的基本要素 3.2案例背景 3.2.1 问题描述 3.2.2解题思路及步骤 3.3 MATLAB程序实现 3.3.1 神经网络算法 3.3.2 遗传算法主函数 3.3.3 比较使用遗传算法前后的差别 3.3.4结果分析 3.4延伸阅读 参考文献 第4章基于遗传算法的TSP算法 4.1理论基础 4.2案例背景 4.2.1 问题描述 4.2.2解决思路及步骤 4.3 MATLAB程序实现 4.3.1种群初始化 4.3.2适应度函数 4.3.3选择操作 4.3.4 交叉操作 4.3.5变异操作 4.3.6进化逆转操作 4.3.7 画路线轨迹图 4.3.8遗传算法主函数 4.3.9结果分析 4.4延伸阅读 4.4.1 应用扩展 4.4.2 遗传算法的改进 4.4.3算法的局限性 参考文献 第5章基于遗传算法的LQR控制器优化设计 5.1理论基础 5.1.1 LQR控制 5.1.2 基于遗传算法设计LQR控制器 5.2案例背景 5.2.1 问题描述 5.2.2解题思路及步骤 …… 第6章遗传算法工具箱详解及应用 第7章多种群遗传算法的函数化算法 第8章基于量子遗传算法的函数寻优算法 第9章基于遗传算法多目标优化算法 第10章基于粒子群处落地的多目标搜索算法 第11章基于多层编码遗传算法的车间调度算法 第12章免疫优化算法在物流配送中心选址中的应用 第13章粒子群算法的寻优算法 ……
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