二进制布谷鸟搜索算法

为了寻找求解NP完全问题的新算法,采用二进制编码串表示鸟巢的位置,对布谷鸟寻找新鸟巢的Lévy飞行路径分别按照Kennedy和Eberha公式及刘建华公式进行二进制代码变换,引入二进制编码控制系数对变换得到的二进制编码进行混合更新,保留布谷鸟蛋被淘汰的机制等方法将新型高效的布谷鸟搜索（CS）算法改进为二进制布谷鸟搜索（BCS）算法。将BCS算法用于求解背包问题,结果好于遗传算法和几种混合遗传算法;将BCS算法用于求解旅行商问题,结果好于遗传算法、蚁群算法和微粒群算法,但略差于改进的惯性权重自适应调整微粒群优化算法。二进制布谷鸟搜索算法是求解NP完全问题的新型高效算法。     

改进二进制和声搜索算法求解多维背包问题

和声搜索（HS）是一种已广泛应用于连续优化问题的元启发式方法。针对典型的组合优化问题——多维背包问题（MKP）,提出一种改进二进制和声搜索（IBHS）算法。算法通过伯努利随机过程生成二进制群体,在候选和声生成算子中,引入动态自适应参数,通过算法参数的自适应调整来协调算法的全局搜索和局部搜索,并提出一种新的更有效的衡量商品多维加权价值密度的方法用于二进制个体修正和优化;引入精英局部搜索机制进行协同寻优,提高IBHS的收敛速度。通过求解10组不同规模的典型多维背包算例和与贪心二进制狮群优化（GBLSO）算法、改进的差分演化（MBDE）算法以及二进制修正和声（BMHS）算法的对比分析,实验结果表明,所提算法在求解MKP时有具有良好的收敛效率、较高的寻优精度和很好的鲁棒性。     

改进的差分演化算法求解多维背包问题

多维背包（MKP）是组合优化中一个典型的NP难问题,广泛应用于工程和管理中。提出了一种改进的二进制差分演化算法（Modified Binary Differential Evolution algorithm,MBDE）求解MKP问题,算法关键步骤可分为两部分：二进制群体生成;得到候选可行解。提出了一种有效的衡量商品价值密度的方法用于对二进制个体修正和优化;设计了反向测试搜索和精英局部搜索策略来提高算法探索和开发能力,从而进一步提高了MBDE的求解精度和收敛速度。为验证MBDE算法的有效性,进行了三组实验,并和近期提出的解决MKP问题的其他启发式算法进行了比较,实验结果显示,MBDE算法求解精度更高。从算法运行时间看,求解速度快,非常适合求解大规模的MKP问题。     

贪心二进制狮群优化算法求解多维背包问题

针对经典的多约束组合优化问题——多维背包问题(MKP),提出了一种贪心二进制狮群优化(GBLSO)算法。首先,采用二进制代码转换公式将狮群个体位置离散化,得到二进制的狮群算法;其次,引入反置移动算子对狮王位置进行更新,同时对母狮和幼狮位置重新定义;然后,充分利用贪心算法进行解的可行化处理,增强搜索能力并进一步提高收敛速度;最后,对10个MKP典型算例进行仿真实验,并把GBLSO算法与离散二进制粒子群(DPSO)算法和二进制蝙蝠算法(BBA)进行对比。实验结果表明,GBLSO算法是一种有效的求解MKP的新方法,在求解MKP时具有相对良好的收敛效率、较高的寻优精度和很好的鲁棒性。     

基于BACS算法的数据库查询优化

针对布谷鸟算法局部搜索能力弱、寻优精度低等缺陷,提出一种蝙蝠算法和布谷鸟算法相融合的数据库查询优化算法（BACS）。按照布谷鸟优化算法对鸟巢位置进行更新,利用蝙蝠算法的动态转换策略对鸟巢位置进一步更新,避免算法陷入局部最优;最后将BACS应用于数据库查询优化问题求解,并通过仿真实验对BACS的性能进行测试。实验结果表明,BACS加快了数据库查询优化求解的收敛速度,获得了质量更高的查询优化方案。     

求解多维背包问题的蚁群-拉格朗日松弛混合优化算法

针对多维背包问题(MKP) NP-hard、约束强的特点, 提出一种高效的蚁群-拉格朗日松弛(LR) 混合优化算法. 该算法以蚁群优化(ACO) 为基本框架, 并基于LR 对偶信息定义了一种MKP效用指标. ACO使得整体算法具有全局搜索能力, 所设计的效用指标将MKP的优化目标与约束条件有机地融合在一起. 该指标一方面可以用来定 义MKP核问题, 降低问题规模; 另一方面, 可以用作ACO的启发因子, 引导算法在有希望的解区域中强化搜索. 在大量标准算例上的测试结果表明, 所提出算法的鲁棒性较好; 与其他已有算法相比, 在求解质量和求解效率方面均具有很强的竞争力.

     

一种求解多维背包问题的混合分布估计算法

针对多维背包问题（MKP）,提出一种基于分布估计算法的混合求解算法,该算法基于优势种群构建概率模型,并基于概率模型采样产生新个体;同时,提出一种基于MKP问题信息的修复机制,有效修复采样后种群中的不可行解．另外,设计了一种自适应的局部搜索操作,以增强算法的局部搜索能力,基于标准测试集的仿真结果和算法比较验证了所提出的混合算法的有效性和鲁棒性．     

基于有导向变异算子求解多维背包问题

多维背包问题(MKP)是经典的NP难的组合优化问题。引入有导向变异算子的进化算法GM-EA(Guided Mutation EA)来求解该问题,通过结合粒子群优化的方法改进郭涛算法,更好地利用种群中的全局信息,取得较好的效果。实验结果表明GM-EA是求解MKP有效的算法。     

多阶段动态扰动和动态惯性权重的布谷鸟算法

针对布谷鸟仿生智能优化算法存在着的易陷入局部最优、求解精度低以及收敛速度慢等问题,提出了基于多阶段动态扰动和动态惯性权重的布谷鸟搜索算法（MACS）。利用多阶段动态扰动策略对布谷鸟算法的全局位置的最优鸟巢位置根据方差可调的正态随机分布进行扰动,有利于增加种群的多样性和鸟窝位置的灵活性,提高算法全局搜索能力。在局部位置处引入动态惯性权重,使得算法有效克服易陷入局部最优的缺陷,提高局部寻优搜索能力。引入了动态切换概率[p]代替固定概率,可以动态平衡全局搜索和局部搜索。通过与4种算法相比和11个测试函数的仿真结果表明：改进布谷鸟算法（MACS）的寻优性能明显提高,收敛速度更快,求解精度更高,具有更强的全局搜索能力和跳出局部最优能力。     

求解多维背包问题的二级协作果蝇优化算法

针对多维背包问题(MKP)约束性强和复杂度高的特点,提出一种新型二级协作果蝇优化算法(TCFOA).提出一级果蝇和二级果蝇的产生机制,将二级果蝇划分为开发用果蝇和探索用果蝇两类以协调开发与探索之间的平衡;设计果蝇交流策略以及基于全局性价比的解的修复补偿机制,并利用二级结构扩大搜索范围、改善一级果蝇的质量,以提高求解质量.基于MKP两个标准测试集的测试结果和算法性能对比,表明TCFOA在求解MKP方面具有较强的优势.     

改进的飞蛾扑火优化算法在网络入侵检测系统中的应用

针对当前网络入侵检测中的数据量较大、数据维度较高的特点,将飞蛾扑火优化（MFO）算法应用于网络入侵检测的特征选择中。鉴于MFO算法收敛过快、易陷入局部最优的问题,提出一种融合粒子群优化（PSO）的二进制飞蛾扑火优化（BPMFO）算法。该算法引入MFO螺旋飞行公式,具有较强的局部搜索能力;结合了粒子群优化（PSO）算法的速度更新方法,让种群个体随着全局最优解和历史最优解的方向移动,增强算法的全局收敛性,从而避免易陷入局部最优。仿真实验以KDD CUP 99数据集为实验基础,分别采用支持向量机（SVM）、K最近邻（KNN）算法和朴素贝叶斯（NBC）3种分类器,与二进制飞蛾扑火优化（BMFO）算法、二进制粒子群优化（BPSO）算法、二进制遗传算法（BGA）、二进制灰狼优化（BGWO）算法和二进制布谷鸟搜索（BCS）算法进行了实验对比。实验结果表明,BPMFO算法应用于网络入侵检测的特征选择时,在算法精度、运行效率、稳定性、收敛速度以及跳出局部最优的综合性能上具有明显优势。     

基于CS算法的Markov模型及收敛性分析

为完善布谷鸟搜索(CS)算法的收敛性理论,建立CS算法的Markov链模型,分析该Markov链的有限齐次性,在此基础上通过分析鸟窝位置的群体状态转移过程,指出随机序列将进入最优状态集,同时证明CS算法满足随机搜索算法全局收敛的2个条件。通过仿真实验验证CS算法可收敛于全局最优,从而确保CS算法的全局收敛性。     

Cryptanalysis of Vigenere cipher using Cuckoo Search

Evolutionary techniques such as Genetic Algorithm (GA), Particle Swarm Optimization (PSO) and Cuckoo Search (CS) are promising nature-inspired meta-heuristic optimization algorithms. Cuckoo Search combined with Lévy flights behavior and Markov chain random walk can search global optimal solution very quickly. The aim of this paper is to investigate the applicability of Cuckoo Search algorithm in cryptanalysis of Vigenere cipher. It is shown that optimal solutions obtained by CS are better than the best solutions obtained by GA or PSO for the analysis of the Vigenere cipher. The results show that a Cuckoo Search based attack is very effective on the Vigenere cryptosystem.     

基于改进的布谷鸟算法在云计算资源的研究

如何进行更好地资源调度一直都是云计算研究的热点,在云计算资源算法中引入布谷鸟算法,针对布谷鸟算法中出现的收敛速度快,容易局部震荡等现象,首先引入高斯变异算子来处理每一个阶段中的鸟窝最佳位置的选择,然后通过自适应动态因子来调整不同阶段中的鸟窝位置的选择,使得改进后的算法收敛精度提高,通过适应度函数的平衡以及遗传算法中的3种操作,使得该算法能够有效的提高云计算环境下的资源分配效率,降低了网络消耗;在Cloudsim平台仿真实验中,通过3个方面的比较,该算法在性能上、资源调度效率和任务调度方面都有很大改进,有效提高了云计算系统的资源调度能力。     

基于CUDA的并行布谷鸟搜索算法设计与实现

布谷鸟搜索（cuckoo search,CS）算法是近几年发展起来的智能元启发式算法,已经被成功应用于多种优化问题中。针对CS算法在求解大数据、大规模复杂问题时,计算时间过长的问题,提出了一种基于统一计算设备架构（compute unified device architecture,CUDA）的并行布谷鸟搜索算法。该算法的并行实现采用任务并行与数据并行相结合的方式,利用图形处理器（graphic processing unit,GPU）线程块与线程分别映射布谷鸟个体与个体的每一维数据,并行实现CS算法中的鸟巢位置更新、个体适应度评估、鸟巢重建、寻找最优个体操作。整个CS算法的寻优迭代过程完全通过GPU实现,降低了算法计算过程中CPU与GPU的通信开销。对4个经典基准测试函数进行了仿真实验,结果表明,相比标准CS算法,基于CUDA架构的并行CS算法在求解收敛性一致的前提下,在求解速度上获得了高达110倍的计算加速比。     

未知环境下基于粒子群优化的多任务联盟生成

针对多Agent系统(MAS)资源有限、环境信息未知、任务依次随机产生的情况,通过引入惩罚系数,基于剩余资源平衡定义一种新的适应度函数,并提出改进的二进制离散粒子群优化(BPSO)算法。新的适应度函数不仅考虑系统收益,同时还考虑系统剩余资源的平衡性,并通过调整惩罚系数在两者之间做出折衷。利用改进的BPSO算法对联盟进行优化,给出粒子速度和位置的更新公式,从而控制粒子的发散性,提高算法的局部搜索能力。仿真结果表明,新的适应度函数可使MAS执行更多的任务。与基本BPSO和遗传算法相比,改进算法在解的质量、收敛速度和稳定性方面具有更好的性能。