改进二进制布谷鸟搜索算法求解多维背包问题

针对多约束组合优化问题--多维背包问题(MKP),提出了一种改进二进制布谷鸟搜索(MBCS)算法.首先,采用经典的二进制代码变换公式构建了二进制布谷鸟搜索(BCS)算法.其次,引入病毒生物进化机制和病毒感染操作,一方面赋予布谷鸟鸟巢位置自变异机制增加种群多样性;一方面将布谷鸟鸟巢位置所组成的主群体的纵向全局搜索和病毒群体的横向局部搜索进行动态结合,进一步提高了算法的收敛速度,降低了陷入局部极值的概率.再次,针对MKP特点设计了不可行解的混合修复策略.最后将MBCS算法同量子遗传算法(QGA)、二进制粒子群优化(BPSO)算法、BCS算法就来源于ELIB数据库和OR_LIB数据库的15个算例进行了仿真对比.实验结果表明,所提算法计算误差均小于1%,标准差小于170,相比这3种算法具有相对更好的寻优精度和求解稳定性,是一种求解多维背包等NP难问题有效的算法.     

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。     

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。     

一种高效的混合蝙蝠算法

针对基本蝙蝠算法存在收敛速度慢,易陷入局部最优,求解精度低等缺陷,提出一种融合局部搜索的混合蝙蝠算法用于求解无约束优化问题。该算法利用混沌序列对蝙蝠的位置和速度进行初始化,为全局搜索的多样性奠定基础;融合Powell搜索以增强算法的局部搜索能力,加快收敛速度;使用变异策略在一定程度上避免算法陷入局部最优。选取几个标准测试函数进行仿真实验,结果表明：与基本蝙蝠算法和粒子群优化算法相比,混合蝙蝠算法具有更好的寻优性能。     

求解函数优化问题的改进布谷鸟搜索算法

在工程优化中,大多问题是连续优化问题,即函数优化问题。针对布谷鸟算法求解函数优化问题时存在的收敛速度慢、求解精度不高和易陷入局部最优等问题,文中提出非线性惯性权重对数递减和随机调整发现概率的布谷鸟搜索算法(Cuc-koo Search Algorithm with Logarithmic Decline of Nonlinear Inertial Weights and Random Adjustment Discovery Probability,DWCS)。首先,在布谷鸟寻窝的路径和位置更新公式中,设计一种随进化迭代次数非线性递减的惯性权重来改进鸟巢位置的更新方式,以协调布谷鸟算法的探索和开发能力;其次,引入随机调整发现概率代替固定值发现概率,使较大和较小的发现概率随机出现,从而有利于平衡算法的全局探索和局部开发能力,加快算法收敛速度,增加种群多样性;最后,分析对数递减参数和随机调整发现概率,选取对数递减最佳参数组合和随机调整发现概率的最佳取值范围,此时,函数的优化效果最好。与BA,CS,PSO,ICS算法相比,所提算法极大地提高了寻优精度,显著地减少了迭代次数,有效地提高了收敛速度和鲁棒性。在16个测试函数中,DWCS均能收敛到全局最优解,证明了DWCS在求解连续复杂函数优化问题上具有较强的竞争力。     

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。     

求解约束化工优化问题的混合布谷鸟搜索算法

针对布谷鸟搜索算法存在收敛速度慢和易陷入局部最优等缺陷,提出一种基于Rosenbrock搜索和柯西变异的混合布谷鸟搜索算法用于求解约束化工优化问题。该算法首先采用佳点集方法对鸟窝位置进行初始化,为全局搜索的多样性奠定基础;然后利用Rosenbrock搜索算法对当前最优位置进行局部搜索,以提高算法的收敛速度;最后对当前最优解进行柯西变异以避免算法陷入局部最优。两个约束化工优化问题的实验结果表明了该混合算法的有效性。     

求解约束化工优化问题的混合布谷鸟搜索算法

针对布谷鸟搜索算法存在收敛速度慢和易陷入局部最优等缺陷,提出一种基于Rosenbrock搜索和柯西变异的混合布谷鸟搜索算法用于求解约束化工优化问题。该算法首先采用佳点集方法对鸟窝位置进行初始化,为全局搜索的多样性奠定基础;然后利用Rosenbrock搜索算法对当前最优位置进行局部搜索,以提高算法的收敛速度;最后对当前最优解进行柯西变异以避免算法陷入局部最优。两个约束化工优化问题的实验结果表明了该混合算法的有效性。     

求解最小比率旅行商问题的离散蝙蝠算法

研究了以总路程与总收益之比为目标函数的最小比率旅行商问题,提出了求解该问题的离散蝙蝠算法。介绍了蝙蝠算法的基本思想,重新定义了位置与位置的减法操作算子、实数与位置的乘法操作算子以及速度与位置的加法操作算子,引入了城市子序列逆序策略来对线路进行局部搜索。给出了算法的具体实现方案,并通过仿真和比较实验验证算法的优化性能,实验结果表明该算法可以有效求解最小比率旅行商问题。     

基于速度越界处理与最速下降法改进的蝙蝠算法

针对蝙蝠算法(Bat algorithm,BA)易陷入局部极值、精度不高、搜索盲目性大的缺点,在分析蝙蝠算法本身的迭代机制的基础上,提出一种基于速度越界处理与最速下降法改进的蝙蝠算法(VCBA)。利用速度的越界处理控制蝙蝠位置更新的范围;利用最速下降法对BA局部搜索阶段中不好的蝙蝠位置进行更新;对位置较好的蝙蝠在其附近进行扰动;对BA判断局部搜索阶段产生的蝙蝠位置是否满足需求的条件进行改进。选取7个测试问题进行数值实验,结果表明,VCBA在收敛精度和稳定性上比BA有显著提升。     

交互式学习的布谷鸟搜索算法

针对布谷鸟搜索算法在求解旅行商问题时,存在初期信息缺乏严重和收敛速度慢等问题,提出一种交互式学习的布谷鸟搜索算法（Interactive Learning Cuckoo Search Algorithm,ILCSA）。为提高布谷鸟搜索算法的搜索效率,结合蚁群优化算法构建双层交互学习模型,将蚁群作为底层种群,布谷鸟作为高层种群,双种群互相学习,合作寻优,提高搜索速度;此外,在布谷鸟搜索算法中引入强化学习策略,自适应更新步长,并对发现概率进行动态调整,深度优化最优解,进一步提高解的质量。最后采用多组不同规模的标准TSPLIB算例与其他优化算法进行对比,结果表明ILCSA算法在求解精度和稳定性方面表现更优。     

基于改进遗传模拟退火算法的WSN路径优化算法*

为了更好地解决无线传感器网络（WSN）数据传输的路径优化问题,降低数据传输的能量消耗,提出了一种基于改进遗传模拟退火算法（SAGA）的WSN路径优化算法。首先根据优化目标建立数学模型,然后设计了种群的编码方式,并对遗传算法中的适应度函数、交叉算子、变异算子进行改进,使算法能够更加有效地避免陷入局部搜索;接着根据旧种群和新种群每个对应个体的不同进化程度提出了一种新的Metropolis准则,使模拟退火算法的跳变更具有规律性。实验结果显示：与其它路径优化算法相比,该算法不仅能生成更节能的数据传输路径,而且优化时间也大大降低。所以该算法是一种高效的路径优化算法。     

动态调整概率的双重布谷鸟搜索算法

布谷鸟搜索算法是一种新兴的仿生智能算法,存在着求解精度低、易陷入局部最优及收敛速度慢等缺陷,提出了动态调整概率的双重布谷鸟搜索算法(DECS)。首先,在自适应发现概率P中引入了种群分布熵,通过算法的所处迭代阶数和种群分布情况,动态改变发现概率P的大小,有利于平衡布谷鸟算法局部寻优和全局寻优的能力,加快收敛速度;其次,在布谷鸟寻窝的路径位置更新公式中,采用了一种新型步长因子更新寻优方式,形成Levy飞行双重搜索模式,充分搜索空间;最后,在随机偏好游走的更新公式引入非线性对数递减的惯性权重策略,使得算法有效克服易陷入局部最优的缺陷,提高寻优搜索能力。与4种算法相比和19个测试函数的仿真结果表明:改进布谷鸟算法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。     

基于量子蚁群算法的数据库连接查询优化

连接查询优化是提高数据库性能的关键技术,针对数据库连接查询优化效率低的难题,提出一种量子蚁群算法的数据库连接查询优化方法（QACA）.首先,将数据库连接查询计划左深树看作一个蚂蚁,然后,利用量子旋转门更新各路径信息素,并利用混沌变异策略保持种群多样性,通过蚂蚁之间的信息交流找到数据库连接查询最优计划,最后,进行数据库连接查询优化实例分析.结果表明,QACA是解决数据库连接查询优化的有效途径,获得理想的数据库连接查询计划,具有实际意义.     

求解带时间窗车辆路径优化问题的改进细菌觅食算法

为求解带时间窗的车辆路径问题（VRPTW）,提出一种改进的细菌觅食算法。将待配送的客户点依据地理位置进行K-means聚类,使得到的分类结果在满足时间窗的要求下,按顺序插入配送路径的最佳位置中,构造VRPTW问题的初始解,同时通过结合趋化操作与大邻域搜索中的removal算子进行距离寻优,扩大算法搜索范围并提高运行效率。实验结果表明,在规定时间窗内,改进算法能合理安排配送路径并最小化总配送成本。     

改进的布谷鸟算法优化粒子滤波研究

针对布谷鸟算法易限于局部最优的问题，通过对布谷鸟算法的搜索步长值[α]和发现外来鸟卵的物种的概率[pα]进行改进，来平衡布谷鸟算法局部寻优与全局寻优的能力。改进的布谷鸟算法与粒子滤波结合，代替粒子滤波的重采样过程，解决粒子贫化和估计精度低的问题。实验结果表明，改进的布谷鸟优化粒子滤波算法中，粒子的多样性提高，从而保证了估计精度的提高。     

基于改进萤火虫算法求解旅行商问题

鉴于TSP问题是古老的组合优化难题,而萤火虫算法在求解函数优化问题中表现出优良的性能,因此,本文利用改进的萤火虫算法求解TSP问题.首先,在分析了旅行商问题的特点后,采用整数编码的方式来表示萤火虫的位置.然后,在标准萤火虫算法的位置更新过程中引入了对数递减的惯性权重来影响萤火虫的迭代过程,同时结合了遗传算法中的选择,交叉,变异以及进化逆转操作来提高每一次迭代中种群的多样性及种群的搜索能力,并将改进的算法解决TSP问题.最后,通过Matlab仿真实验表明改进的算法在求解TSP问题时具有更好收敛速度和优化效果.     

动态调整成长方式的郊狼优化算法及其应用

郊狼优化算法在迭代运行时种群多样性降低,收敛速度变慢,易陷入局部最优,并且在求解约束优化问题时难以获得可行解。提出一种动态调整成长方式的郊狼优化算法（DGCOA）。在狼群进化中引入变异交叉策略,增强种群多样性,基于郊狼成长策略加入全局最优个体指导搜索,使得每个子种群中的个体从不同的方向快速逼近最优解位置,并根据种群中个体相似度对郊狼位置更新方式进行调整,平衡算法的全局探索与局部开发能力。在求解约束优化问题时,利用自适应约束处理方法构建新的适应度函数,协调优化目标和约束违反度。基于CEC2006对22个测试函数和3个工程设计问题进行仿真,结果表明,与COA、ICTLBO、ODPSO等算法相比,DGCOA算法具有较高的收敛精度和稳定性,适用于求解复杂优化问题。     

参数动态调整的自适应布谷鸟算法

为提高布谷鸟算法的收敛速度和求解精度,提出了一种基于自适应机制的改进布谷鸟算法。该算法在迭代初期和末期分别使用两种自适应策略来动态调整步长和发现概率,提高了算法的局部和全局寻优能力。利用10个标准测试函数对基本布谷鸟算法、所提出的改进算法以及其他智能优化方法进行了仿真对比验证,结果表明所提出的改进布谷鸟算法在求解精度、稳定性以及收敛速度上都具有一定优势。