一种新的基于正交实验设计的约束优化进化算法

提出了一种新的基于正交实验设计的约束优化进化算法.新算法的主要特点是:在搜索机制方面,利用正交实验设计方法安排多个父代个体的交叉操作,提出了一种新的多父体正交交叉算子,新的交叉算子能够有效利用多个父代个体所携带的信息产生新的具有代表性的子代个体.此外,利用单形交叉算子对父代种群进行并行搜索,以协调算法的勘探和开采能力.在约束处理技术上,新算法引入了一个衡量个体优、劣的新比较准则.通过13个标准的测试函数验证了算法的通用性和有效性.     

自适应约束优化混合粒子群算法

提出一种混合粒子群优化算法用于求解约束优化问题。新算法的主要特点是：在搜索机制方面,利用混沌初始化种群以提高初始群体的质量。为了扩大粒子的搜索范围,引入柯西变异算子。利用单形交叉算子对种群进行局部搜索。在约束处理技术方面,根据当前种群中可行解比例自适应地选择不同的个体比较准则。数值实验结果表明了该算法的有效性。     

基于混合变异策略的动态差分演化算法

为提高差分演化算法的收敛速度和求解精度,提出了一种基于混合变异策略和参数自适应调整的动态差分演化算法,该算法首先选用3种变异策略作为候选池,通过记录各策略的历史效果来设置其候选概率,每个个体采用轮盘赌的机制从候选池中选取一个变异策略进行变异,在选择时采用动态机制让变异交叉产生的优秀试验个体直接替换目标个体来提高算法的收敛速度,算法的变异算子F、交叉算子CR根据进化中的反馈信息自适应动态调整。利用13个不同类型的经典测试函数进行实验,结果表明算法在收敛速度和求解精度上具有比较好的优势。     

基于元胞自动机的动态回溯搜索优化算法

针对传统回溯搜索优化算法存在收敛速度慢、搜索精度不高等问题,提出了一种基于元胞自动机和正交实验设计的改进算法。首先将正交实验设计方法引入算法的交叉算子中,得出具有代表性的优质子代个体;然后在元胞自动机邻居模型的基础上,对个体展开领域内多父代正交交叉操作,提高算法的开采能力和搜索效率;最后对参与交叉的种群引入动态优秀个体比例权重进行选择更新,并采用新的动态变异方程,平衡算法的全局搜索和局部搜索能力。通过对12个标准测试函数进行仿真实验,并与其他六种表现良好的算法进行比较,结果表明,改进的算法在收敛速度以及寻优精度方面都具有明显优势。     

正交约束差分演化算法研究

提出一种适合求解约束问题的基于正交实验设计的差分演化算法。引入一种基于正交设计的杂交算子,并结合约束统计优生法产生最好子个体,采用决策变量分块策略,以减少正交实验次数,加快算法收敛速度。给出一种简单的多样性规则,以处理约束条件。提出基于非凸理论的多父体混合自适应杂交变异算子,以增强算法的非凸搜索能力和自适应能力。通过对13个标准测试函数进行实验,结果表明,该算法在解的精度、稳定性和收敛性上表现出较好的性能。     

求解全局优化问题的混合自适应正交遗传算法

提出了一种基于正交实验设计的混合自适应正交遗传算法(hybrid self-adaptive orthogonal genetic algorithm,简称HSOGA)以求解全局优化问题,此算法利用正交实验设计方法设计交叉算子,并提出一种自适应正交交叉算子.该自适应正交交叉算子根据父代个体的相似度自适应地调整正交表的因素个数和对父代个体进行因素分割的位置,生成具有代表性的子代个体,以更好地搜索空间.此外,新算法利用自适应正交交叉算子生成均匀分布的初始种群,以保证初始群体的多样性.同时引入了局部搜索策略以提高算法局部搜索能力和收敛速度.通过14个高维的Benchmark函数验证了算法的通用性和有效性.     

一种新型的差分演化算法及其应用研究

提出了一种新的基于简单多样性规则的改进差分演化算法,并把它运用于约束全局最优化问题的求解中。新算法的特征是: 1)提出一种新的混合自适应交叉变异算子,以增强算法的搜索能力; 2)采用具有保持群体多样性的约束函数处理技术; 3)简化基本差分演化算法的缩放因子,尽量减少算法的控制参数,方便工程人员的使用。通过对13个标准测试函数进行测试,并与其他演化算法结果进行比较。实验结果表明,新算法在求解精度和稳定性具有很好的性能,而且其函数平均评价次数要低于所比较的其他演化算法。     

求解高维多模优化问题的正交小生境自适应差分演化算法

针对传统优化算法在求解高维多模态优化问题时存在收敛速度慢、求解精度低的问题,提出一种基于正交设计与小生境精英策略的自适应差分进化算法ONDE。首先利用正交表产生初始种群,然后采用小生境精英策略来产生小生境种群(NP),并用小生境种群更新精英个体;接着应用拥挤裁剪避免种群陷入局部搜索,最后利用自适应差分变异算子改进了差分进化(DE)算法。通过对7个benchmark函数仿真验证,实验结果表明,算法在收敛速度、求解精度和稳定性方面都有较大优势。     

基于自适应变异算子的差分进化算法

针对差分演化算法易于早熟、收敛速度慢和收敛精度低等问题,提出一种基于自适应变异算子的差分进化算法。给出个体向量粒子及维度层定义,并提出了基于维度层加权的异维维度选择策略,首次将加权异维学习策略引入差分演化算法中,有效地提高了种群的多样性;根据种群聚集度的思想,提出一种基于种群聚集度自适应的变异算子,该算子能依据种群个体当前的种群聚集度自适应地调整DE/best/1变异算子和加权异维学习变异算子的变异权重,加快算法收敛速度、提高其收敛精度。通过在20个典型的测试函数上进行测试,与7种具有代表性的算法相比,结果表明提出的算法在求解精度和收敛速度上具有很大优势,并显示出了非常好的鲁棒性。     

求解大规模优化问题的正交反向混合差分进化算法*

差分进化算法简单高效,然而在求解大规模优化问题时,其求解性能迅速降低。针对该问题,提出一种正交反向差分进化算法。首先,该算法利用正交交叉算子,加强了算法的局部搜索能力。其次,为防止过强的局部搜索使算法陷入早熟收敛,利用反向学习策略调节种群多样性,从而有效地平衡算法的全局和局部搜索能力。利用11个标准测试函数进行实验,并和差分进化算法的4种优秀改进版本进行比较,实验结果表明该算法求解精度高、收敛速率快,是一种求解大规模优化问题的有效算法。     

柔性多面体在遗传算法中的应用研究(I)

文章提出了一种柔性多面体的方向进化算子,并在基本遗传算法中嵌入柔性多面体搜索算法,从而构成了一种基于柔性多面体的新的混合遗传算法(flexiblepolyhedronhybridgeneticalgorithm,FP_HGA)。方向进化算子紧跟基本遗传算法的变异操作之后,其作用是使适应度较低的个体向适应度较高的个体进化;柔性多面体局部搜索算法作用是对当前代所有新个体在进入到下一代之前,使它移动到局部最优点。并用FP_HGA来求解Rosenbrock测试函数的最小值,FP_HGA算法和SGA(SimpleGeneticAlgorithm,SGA)算法的计算结果表明该混合遗传算法在收敛速度和精度方面均得到很大提高。     

基于人类繁殖现象的遗传算法研究

标准遗传算法（SGA）只是对自然界遗传进化过程的比较简单的模拟,较少考虑人类特有的繁殖方式。提出一种基于人类繁殖现象的遗传算法（HRGA）,该算法的遗传算子包括选择算子、助长算子、交叉算子和变异算子,遗传个体具有雄性和雌性两种不同的性别,融合了个体的年龄和个体间的亲缘关系两种特征,在允许的年龄范围内,异性个体进行严格的远缘繁殖,从而克服了标准遗传算法容易出现的早熟收敛现象,提高了算法的收敛速度。通过对函数最优化问题的求解试验,证明了该算法具有很强的跳出局部收敛的能力,其全局收敛速度和最优解的质量明显高于标准遗传算法,同时也证明了该算法的有效性。     

基于正交差分演化无迹卡尔曼滤波的短时交通流量预测算法

针对复杂交通路段下的短时交通流量模型的参数估计问题,建立了基于宏观交通流量预测的状态空间模型,提出了基于正交自适应差分演化的无迹卡尔曼滤波(UKF)算法,解决交通流量预测动态模型的参数优化问题.对差分演化算法(DE)的初始化过程,使用基于正交设计和量化技术的交叉算子最大限度地提高种群的多样性,平衡差分演化算法的开采性和勘探性,更高效地搜索无迹卡尔曼滤波的模型参数.并针对UKF、DE的不同情况,分别采用不同的自适应策略提高调节算法性能.实验结果表明,相对于单独使用随机分布的方式初始化,或者根据经验设置模型参数的方法,使用正交设计方法的初始化策略、变异算子以及参数自适应控制策略的差分演化算法能够有效地节省计算资源,提升预测性能和精度,具有更高的鲁棒性.     

一种基于正交设计的快速差分演化算法及其应用研究

为了进一步加快差分演化算法的速度和增强算法的鲁棒性,提出了一种基于正交设计的快速差分演化算法,并把它应用于函数优化问题的求解中.新算法在保持传统差分演化算法的简单、有效等特性的同时,具有以下特征：1）采用基于正交设计的杂交算子,并结合直观统计法产生最优子个体;2）采用决策变量分块策略,以减少正交实验次数,加快算法收敛速度;3）提出一种基于非凸理论的多父体混合自适应杂交变异算子,以增强算法的非凸搜索能力和自适应能力;4）简化基本差分演化算法的缩放因子,尽量减少算法的控制参数,方便工程人员的使用.通过对12个标准测试函数进行实验,并与其他演化算法的结果相比较,其结果表明,新算法在解的精度、稳定性和收敛性上表现出很好的性能.     

一种求解混合整数规划的混合进化算法

提出一种基于正交试验设计的混合进化算法,用于求解混合整数规划问题.进化算法中采用一种混合启发式的变异算子,将正交试验设计作为杂交算子.为了增加种群的多样性,引入一种迁移算子.仿真实验结果表明,与已有的一些算法相比,所提出的求解混合整数规划的混合进化算法能快速收敛到问题的最优解,并且算法的计算量小,解的精度高.     

求解作业车间调度问题的混合帝国主义竞争算法

针对最小化最大完工时间的作业车间调度问题（JSP）,提出一种结合帝国主义竞争算法（ICA）和禁忌搜索（TS）算法的混合算法。混合算法以帝国主义竞争算法为基础,在同化操作中融入遗传算法中的杂交算子和变异算子,使算法全局搜索能力更强。为了克服帝国主义竞争算法局部搜索能力弱的缺点,引入禁忌搜索算法进一步优化同化操作后的后代。禁忌搜索算法采用混合邻域结构和新型选择策略,使得算法能够更有效地搜索邻域解。混合算法兼具全局搜索能力和局部搜索能力,通过对13个经典的Benchmark调度问题进行仿真测试,并与近年4种新型混合算法进行对比分析,实验结果表明了所提算法求解Job Shop调度问题的有效性和稳定性。     

基于单纯形的小生境混合遗传算法

总结单纯形搜索算法的核心思想.然后提出单纯形交叉方向算子和最优小生境、次差小生境与最差小生境3个概念.在最优小生境中采用单纯形搜索算法得到局部极值,在最优小生境与次差小生境之间用单纯形交叉方向算子产生优秀个体,而在最差小生境中采用受限单纯形搜索产生优秀个体,从而构成基于单纯形的小生境混合遗传算法SimplexNich-HGA.最后用SimplexNiche-HGA、单纯形混合遗传算法Simplex-HGA 以及基本遗传算法SGA求函数Rosenbrock的极值,并进一步用SimplexNiche-HGA和Simplex-HGA 求多峰值函数Shubert的极值,验证算法的正确性和求多峰值函数的极值的效率.     

基于动态集合进化算法的弱变异测试用例集生成

为解决基于集合进化算法（SEA）的弱变异测试用例集生成过程中个体规模固定和执行开销大的问题,提出一种基于动态集合进化算法（DSEA）的弱变异测试用例集生成方法。以测试用例集为个体,生成覆盖所有变异分支的弱变异测试用例集。在进化过程中,集合精简算子根据最优个体的最小子集及其未覆盖变异分支数量计算所需测试用例集的最小规模,并基于该最小规模调整种群中所有个体的规模,以生成最小规模的弱变异测试用例集,同时设计了适用于评估以测试用例集为个体的适应度函数。实验结果表明,动态集合进化算法指导弱变异测试用例集生成,获得的测试用例集规模比个体初始规模平均约简了50.15%,执行时间比集合进化的弱变异测试用例集生成最多降低了74.58%。因此,动态集合进化算法为最小规模的弱变异测试用例集生成和提升算法速度提供了一种解决方案。     

云计算下基于改进遗传算法的聚类融合算法

针对无监督聚类缺少数据分类等先验信息、基聚类的准确性受聚类算法影响以及一般聚类融合算法空间复杂度高的问题,提出一种基于改进遗传算法的聚类融合算法（CEIGA）;同时针对传统聚类融合算法已经不能满足大规模数据处理对于时间的要求的问题,提出一种云计算下使用Hadoop平台的基于改进遗传算法的并行聚类融合算法（PCEIGA）。首先,基聚类生成机制产生的基聚类划分在完成簇标签转化后进行基因编码作为遗传算法的初始种群。其次,通过改进遗传算法的选择算子,保证基聚类的多样性;再根据改进的选择算子对染色体进行交叉和变异操作并使用精英策略得到下一代种群,保证基聚类的准确性。如此循环,使聚类融合最终结果达到全局最优,提高算法准确度。通过设计两个MapReduce过程并加入Combine过程减少节点通信,提高算法运行效率。最后,在UCI数据集上比较了CEIGA、PCEIGA和四个先进的聚类融合算法。实验结果表明,与先进的聚类融合算法相比,CEIGA性能最好;而PCEIGA能在不影响聚类结果准确度的前提下明显降低算法运行时间,提高算法效率。