果蝇优化算法的进展研究分析

果蝇优化算法作为一种新兴的群智能优化算法,具有结构简单、调节参数少、可操作性强和全局寻优快等特点,使其相较于其他智能算法更容易理解和实现,因此自其提出之日起便受到广泛的关注与研究。综述了果蝇优化算法的设计思想,围绕现有的改进方法和相关应用进行重点分析,分析了果蝇优化算法的研究进展,包括候选解产生机制、多种群协同搜索、飞行策略等方面的改进以及在复杂函数优化、参数优化、调度及物流问题等方面的应用,最后提出果蝇优化算法未来值得关注的研究方向和内容。     

果蝇优化算法研究综述

作为一种新兴的群体智能算法,果蝇优化算法(FOA)因其简单有效而在诸多领域得到成功应用.分析FOA的搜索原理和优缺点,围绕目前的改进和相关应用进行综述.重点讨论FOA改进策略,包括改进搜索半径,改进候选解的生成机制、多种群策略等,以及FOA在复杂函数优化、组合优化和参数优化等方面的应用.最后给出FOA在算法改进和实际应用方面研究的新思路.     

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.     

基于先天免疫机制的果蝇免疫协同优化算法

基于果蝇极为简单、有效的先天性免疫应答机制，研究果蝇免疫协同优化算法。该算法中，结合黑化作用、细胞免疫及体液免疫的协同免疫应答机制，设计种群的划分及各子群的进化模块。其思想简洁易懂，内外循环的平衡设计以及协同思想的引入，保证了算法的优化效果与效率。大量实验表明，该算法在寻优能力、搜索效率及高维函数优化等方面均具有明显优势。     

粒子群果蝇混合改进算法在基站选址优化问题中的应用

基站选址优化是网络通讯必须要考虑的重要问题.为了最大程度地提升网络覆盖率,论文提出了一种粒子群果蝇混合优化改进算法.针对粒子群算法和果蝇优化算法都容易陷入局部最优的缺点,结合粒子群算法和蚁群算法的优化方式,构造了一种新的个体更新方式,并在更新流程中引入了遗传进化机制以更好地保持种群多样性.通过基准测试函数仿真对比实验和基站选址优化的对比实验结果可知,论文提出的粒子群果蝇混合优化算法具有较高的寻优性能,网络覆盖率更高,计算速度更快.     

新型改进果蝇优化算法

针对传统果蝇优化算法在进行优化时所存在的寻优精度偏低和收敛速度较慢的问题,提出了一种新的改进果蝇优化算法。该算法在迭代过程中将每次迭代所得最优值的变化率作为下一次果蝇种群飞行距离变化的参考依据。动态改变果蝇种群每次飞行的距离,能够有效地权衡算法的全局搜索能力和局部搜索能力。将该改进算法在函数优化中与原果蝇算法和另外两种果蝇改进算法进行仿真对比,结果表明,所提出的改进算法在收敛精度、收敛速度以及稳定性方面具有明显优势。     

求解区间数分布式流水线调度的混合离散果蝇优化算法

分布式调度是制造系统领域的前沿研究,而不确定调度问题的研究更具现实意义.针对不确定分布式置换流水线调度问题,采用区间数表示工序加工时间,以最小化区间最大完工时间为目标,利用问题特性在果蝇优化框架内提出一种混合离散果蝇优化算法.首先,通过改进启发式方法和随机方法混合初始化种群;然后,基于概率协同多搜索操作执行嗅觉搜索.为了平衡算法的全局探索与局部开发能力,设计基于学习机制的双种群协同搜索环节.为了进一步提升种群性能,针对优良解设计基于切换机制的双模式局部搜索.基于大量算例的仿真结果与统计对比,表明所提出算法能更有效求解区间数分布式流水线调度问题.     

求解约束优化问题的改进果蝇优化算法及其工程应用

针对基本果蝇优化算法收敛速度慢、求解精度低、易于陷入局部极值以及算法候选解不能取负值等不足,提出一种用于解决约束优化问题的改进果蝇优化算法.该算法利用果蝇个体历史最佳记忆信息和种群全局历史最佳记忆信息构建多策略混合协同进化的搜索机制,以达到有效平衡算法的全局探索与局部开发的目的,同时也能够较好地避免算法的早熟收敛问题;通过种群最优信息的实时动态更新和局部深度搜索策略的引入,进一步提高该算法的收敛速度和收敛精度.采用13个基准测试函数和2个工程优化问题来验证所提出算法的可行性与有效性,仿真实验结果表明,与其他典型智能优化算法相比,所提出的优化算法具有全局搜索能力强、稳定性好、收敛速度快、收敛精度高等优势,可有效解决复杂的约束优化问题.     

生物地理学优化算法综述

生物地理学(Biogeography)是一门研究自然界种群迁移机制的科学,Dan Simon用生物地理学的方法和机制来解决工程优化问题,提出了生物地理学优化算法(BBO,Biogeography-Based Optimization).生物地理学优化算法以其独特的搜索机制和较好的性能在智能优化算法领域得到了广泛的关注.对生物地理学优化算法的设计原理、迁徙模型、算法流程及相应迁移和突变操作进行了综述.通过BBO算法在14个基准函数下与传统算法,如遗传算法、蚁群算法和粒子群等优化算法的性能比较,表明生物地理学优化算法是有效的.论述了算法与传统优化算法之间的差异以及BBO算法有待解决的问题.     

果蝇耦合均匀设计算法及其优化SVM参数

支持向量机的参数选择仍无系统的理论指导,且参数优化一直是支持向量机的一个重要研究方向。传统果蝇优化算法能够较快寻得一个较优的近似最优解,随后在该解的邻域继续迭代而造成寻优时间的严重增加。针对该问题构建了果蝇优化算法与均匀设计相耦合的果蝇耦合均匀设计算法,并将其用于支持向量机的参数优化。该算法首先利用果蝇优化算法并行寻优以快速得到所研究问题的一个较优近似最优解,然后跳转执行均匀设计的局部寻优,以获得一个更优的近似最优解。数值实验结果表明:该算法具有较快的寻优效率和较高的分类精度,验证了其在支持向量机参数优化中的有效性和可行性。     

An improved fruit fly optimization algorithm for solving traveling salesman problem

The traveling salesman problem (TSP), a typical non-deterministic polynomial (NP) hard problem, has been used in many engineering applications. As a new swarm-intelligence optimization algorithm, the fruit fly optimization algorithm (FOA) is used to solve TSP, since it has the advantages of being easy to understand and having a simple implementation. However, it has problems, including a slow convergence rate for the algorithm, easily falling into the local optimum, and an insufficient optimi-zation precision. To address TSP effectively, three improvements are proposed in this paper to improve FOA. First, the vision search process is reinforced in the foraging behavior of fruit flies to improve the convergence rate of FOA. Second, an elimination mechanism is added to FOA to increase the diversity. Third, a reverse operator and a multiplication operator are proposed. They are performed on the solution sequence in the fruit fly’s smell search and vision search processes, respectively. In the experiment, 10 benchmarks selected from TSPLIB are tested. The results show that the improved FOA outperforms other alternatives in terms of the convergence rate and precision.     

一种用于PID控制参数优化的混合果蝇算法

针对果蝇优化算法（ FOA）收敛速度快但寻优精度低的缺点,为了改善果蝇算法的优化性能,提出一种混合果蝇优化算法（ HFOA）。HFOA采用分段优化的思想,在优化过程后期采用收敛稳定性较好的粒子群优化（ PSO）算法优化果蝇算法中果蝇个体飞行距离和味道浓度的判定值,采用误差性能指标积分准则ITAE作为适应度函数,并将优化方案应用于一类不稳定系统的PID控制。Matlab仿真验证表明：HFOA计算高效,具有良好的稳定性,收敛精度高,进而验证了HFOA应用于PID控制参数优化是可行而有效的。     

基于果蝇算法优化的概率神经网络在变压器故障诊断中的应用

传统的变压器故障诊断方法存在编码不全,容易错判漏判的缺点。随着变压器在线监测技术的发展和产品需求的增加,变压器故障诊断技术朝着智能化的方向发展。为提高故障诊断率,结合油中气体分析法,本文提出了一种基于果蝇算法优化的概率神经网络模型的变压器故障诊断方法。作为一种新型的启发式和进化式算法,果蝇优化算法具有易理解和快速收敛到全局最优解的优点。概率神经网络结构简单、训练简洁,具有强大的非线性分类能力,将样本空间映射到故障模式空间中,从而形成一有较强容错能力和机构自适应能力的诊断网络。采用果蝇算法对模型参数进行优化,减少人为因素对神经网络设计的影响。仿真实验证明这种基于果蝇优化算法的概率神经网络可以有效地运用到变压器故障诊断中,为变压器故障诊断供了一条新途径,具有良好的研究价值和发展前景。     

Fruit fly optimization algorithm based on a hybrid adaptive-cooperative learning and its application in multilevel image thresholding

Multilevel thresholding is widely exploited in image processing, however, most of the techniques are time-consuming. In this paper, we present a novel approach, multilevel thresholding with fruit fly optimization algorithm (FOA). As yet, FOA has not been applied to resolve the complex image processing problems. Nevertheless, the merits of FOA were validated in former research, which include few parameters, simple structure, easy to understand and implement. Here, we introduce it into the study of multi-threshold image processing area. Moreover, we incorporate a hybrid adaptive-cooperative learning strategy with the proposed method called HACLFOA. The fruit fly population is divided into two sub-populations and both of them have a different iteration step range. In addition, each dimension of the solution vector will be optimized during one search, and we also make the best of the temporary global optimum information. The results of computational experiments on 24 benchmark functions demonstrate that the proposed algorithm has superior global convergence ability against other algorithms. Most significantly, extensive results show that the proposed algorithm is time-saving in multilevel image thresholding, and that it has great potential in the image processing field.     

基于SQP局部搜索的多子群果蝇优化算法

针对基本果蝇优化算法在寻优过程中种群多样性降低导致算法易陷入早熟收敛的问题,提出了基于序列二次规划（SQP）局部搜索的多子群果蝇优化算法（MFOA-SQP）。新算法将果蝇种群均匀划分为多个子群,并引入粒子群算法中的惯性权重和学习因子,协同调节果蝇移动方向和步长;每隔一定迭代次数重新划分子群,避免种群单一化,使算法更易跳出局部最优;对子群最优个体进行SQP搜索,提高局部寻优性能。通过6个测试函数和优化广义回归神经网络对银行客户进行分类的实验结果表明,算法在寻优精度和速度方面性能优越,能够有效提高广义回归神经网络的分类准确率。     

基于柯西-高斯动态消减变异的果蝇优化算法研究

针对果蝇优化算法易陷入局部极值收敛速度减慢的不足,结合柯西变异和高斯变异的各自优点,提出了变异效能系数和柯西-高斯动态消减变异因子等概念,进而提出了一种柯西-高斯动态消减变异方法,将该方法应用于改进果蝇优化算法,提出了一种基于柯西-高斯动态消减变异的果蝇优化算法。该算法兼顾了全局探索和局部开发两个特性,丰富了种群的多样性,有效地消除了易陷入局部极值的弊端,提高了算法的收敛速度。仿真实验采用经典函数用例和实际工程用例进行验证,结果表明该算法的求解速度和精度更高,稳定性更好。