基于反射变异策略的自适应差分进化算法

针对差分进化算法易于陷入早熟收敛和局部搜索较慢的问题,提出了一种类似Nelder-Mead方法中的反射操作的变异策略,称为反射变异策略。不同于其他基本的差分策略,提出的变异策略具有明确的差分方向,具有更快的局部收敛速度。为了避免因差分方向的贪婪性而导致算法早熟的可能性增加,反射变异策略使用4个随机的个体完成一次变异操作。将基于反射变异策略的子代生成策略和自适应参数方法组合形成了基于反射变异策略的自适应差分进化算法（RMADE）。使用12个函数测试了RMADE的性能并与其他算法进行比较,结果表明RMADE具有较快的收敛速度和较好的全局探测能力,进而体现了反射变异策略的价值。     

一种基于进化方向的新的差分进化算法

变异策略对差分进化算法（DE）算法的成功与否起到至关重要的作用.然而,方向信息在DE变异策略的设计当中并没有被充分地挖掘,且对于如何平衡进化速度和种群多样性这两者之间的矛盾也没有得到很好的解决方案.研究了个体在进化选择操作前后产生的差量信息在变异操作上的导向作用,提出了一种新的基于进化方向的变异策略“DE/current-to-pbest/1/Gvector”.同时,为了测试我们这种新的方向信息能否提高算法的优化能力,我们在自适应差分进化算法（JADE）的基础上提出了一种新的算法DVDE.对CEC2005常用的12个测试函数做了仿真实验,实验结果证明DVDE的算法性能平均优于其他5个目前来说性能最好的DE算法（JADE,SaDE,CoDE,jDE,EPSDE）,特别是对于单峰函数,效果更为明显.实验结果也说明进化方向的加入对于提高算法的收敛速度以及保护种群的多样性避免算法过早陷入局部最优起到了较好的作用.     

分工差分进化算法

为克服rand/1和best/1两种变异策略存在的缺陷,提出分工差分进化算法.该算法结合rand/1变异策略全局搜索能力强和best/1变异策略局部搜索能力强、收敛速度快的特点,在进化过程中对个体进行分工,优秀个体选择best/1策略承担开发任务,一般或较差个体选择rand/1变异策略承担探索任务,通过个体分工负责从而提高算法性能.对典型函数的测试结果证明,新算法能够大大提高算法的收敛速率和全局搜索能力.     

一种新的差分进化算法

针对高维复杂函数的优化问题,提出了一种新的差分进化算法（NDE）。该算法在运行中根据迭代次数自动地调整交叉概率因子,从而在搜索的初始阶段提高种群多样性,而在搜索后期加强局部搜索能力。对几种经典函数的测试表明,新算法不仅具有很强的全局搜索能力,而且能有效避免早熟收敛问题。     

基于双种群两阶段变异策略的差分进化算法

针对差分进化算法差分策略优化问题上的不足, 解决DE/best/1策略全局探测能力差, DE/rand/1局部搜索能力弱而带来的鲁棒性降低及陷入局部最优等问题, 本文在差分策略上进行改进, 并且加入邻域分治思想提高进化效率, 提出一种基于双种群两阶段变异策略的差分进化算法(TPSDE). 第一个阶段利用DE/best/1的优势对邻域向量划分完成的子种群区域进行局部优化, 第二个阶段借鉴DE/rand/1的思想实现全局优化, 最终两阶段向量加权得到最终变异个体使得算法避免了过早收敛和搜索停滞等问题的出现. 6个测试函数的仿真实验结果表明TPSDE在收敛速度、优化精度和鲁棒性方面都得到了明显改善.     

参数自适应的精英变异差分进化算法

针对经典差分进化算法(DE)的优化性能容易受到变异策略和控制参数影响的问题,提出了一种参数自适应的精英变异差分进化算法(A parameter Adaptive Elite Mutation Eifferential Evolution algorithm, AMEDE).首先,提出一种精英变异策略的方法,其目的是为了方便获取优秀个体信息;其次,引入新的控制参数,使得算法可以在更大的搜索空间进行搜索;最后,利用自适应参数学习方法,为种群中的每个个体赋予不同的控制参数值,并根据种群多样性和精英个体的信息动态更新个体的参数,使算法避免过早的收敛并提高算法的收敛精度.对本文提出的AMEDE算法与其他6种改进差分进化算法(DE,CoDE,JaDE,JDE,SaDE,GPDE)在16个基准测试函数上进行了三组对比实验.实验结果表明,AMEDE算法在高维函数和低维函数上都具有搜索精度高、收敛速度快和鲁棒性强等优点.     

基于Laplace分布变异的改进差分进化算法

为了提高差分进化算法(DEA)的收敛速度和寻优精度,提出了一种改进的差分进化算法。在该算法中,引入了基于Laplace分布的变异算子,并且能根据以往的进化经验自适应地调整进化策略及交叉概率以适应不同阶段的进化。通过5个典型Benchmark函数的测试结果表明,该算法的收敛速度快、求解精度高、鲁棒性较强,适合求解高维复杂的全局优化问题。     

基于t分布变异的自适应差分进化算法

为了更好地提高差分进化算法的全局探索和局部开发能力,提出了一种改进的差分进化算法。在该算法中,引入t分布变异算子将高斯变异和柯西变异的优点结合起来,根据以往的进化经验自适应地调整进化策略及交叉概率。通过四个典型的Benchmarks函数的测试结果表明算法具有良好的性能。     

一种改进的约束优化差分进化算法

提出一种改进的差分进化算法用于求解约束优化问题.该算法在处理约束时不引入惩罚因子,使约束处理问题简单化.利用佳点集方法初始化个体以维持种群的多样性.结合差分进化算法两种不同变异策略的特点,对可行个体与不可行个体分别采用DE/best/1变异策略和DE/rand/1策略,以提高算法的全局收敛性能和收敛速率.用几个标准的Benchmark问题进行了测试,实验结果表明该算法是一种求解约束优化问题的有效方法.     

加权变异策略动态差分进化算法

针对差分进化算法在解决高维优化问题时易早熟收敛、求解精度低和参数设置麻烦等问题,提出一种加权变异策略动态差分进化算法（WMDDE）。为了动态平衡全局搜索与局部搜索能力,跳出局部最优,将标准差分进化算法的变异策略DE/rand/1和DE/best/1进行加权组合,提出两种新的随机扰动加权变异算子。提出一种动态自适应调整缩放因子和交叉概率因子的策略,避免参数设置的麻烦,提高算法的稳定性。在11个Benchmark函数上的测试结果表明,新算法能有效避免早熟收敛,全局寻优能力强,且在高维时寻优速度、求解精度和稳定性均优于4种DE进化算法。     

基于小生境的混沌变异差分进化算法

针对高维复杂函数的优化问题,提出了基于小生境的混沌变异差分进化算法（CNDE）。算法结合小生境策略,使子种群高效独立地进行搜索,并引入混沌变异进行精细的遍历搜索,在运行中根据迭代次数自动地调整交叉概率因子从而使搜索的初始阶段提高种群多样性,而在搜索后期加强局部搜索能力。对3种经典函数的测试表明,新算法不仅具有很强的全局搜索能力,而且能有效避免早熟收敛问题。     

A differential evolution algorithm with intersect mutation operator

This paper proposes a novel differential evolution (DE) algorithm with intersect mutation operation called intersect mutation differential evolution (IMDE) algorithm. Instead of focusing on setting proper parameters, in IMDE algorithm, all individuals are divided into the better part and the worse part according to their fitness. And then, the novel mutation and crossover operations have been developed to generate the new individuals. Finally, a set of famous benchmark functions have been used to test and evaluate the performance of the proposed IMDE. The experimental results show that the proposed algorithm is better than, or at least comparable to the self-adaptive DE (JDE), which is proven to be better than the standard DE algorithm. In further study, the IMDE algorithm has also been compared with several improved Particle Swarm Optimization (PSO) algorithms, Artificial Bee Colony (ABC) algorithm and Bee Swarm Optimization (BSO) algorithm. And the IMDE algorithm outperforms these algorithms.     

改进的排序变异多目标差分进化算法

针对多目标差分进化算法在求解问题时收敛速度慢和均匀性欠佳的问题,提出了一种改进的排序变异多目标差分进化算法（MODE-IRM）。该算法将参与变异的三个父代个体中的最优个体作为基向量,提高了排序变异算子的求解速度;另外,算法采用反向参数控制方法在不同的优化阶段动态调整参数值,进一步提高了算法的收敛速度;最后,引入了改进的拥挤距离计算公式进行排序操作,提高了解的均匀性。采用标准多目标优化问题ZDTl~ZDT4,ZDT6和DTLZ6~DTLZ7进行仿真实验:MODE-IRM在总体性能上均优于MODE-RMO和PlatEMO平台上的MOEA/D-DE、RM-MEDA以及IM-MOEA;在世代距离（GD）、反向世代距离（IGD）和间隔指标（SP）性能度量指标方面,MODE-IRM在所有优化问题上的均值和方差均明显小于MODE-RMO。实验结果表明MODE-IRM在收敛性和均匀性指标上明显优于对比算法。     

基于双变异模式协同的自适应微分进化算法

针对微分进化算法(DE)易陷入局部最优解、进化后期收敛速度慢、求解精度低等缺点,结合DE/rand/1和DE/best/1两种变异模式分别具有全局探索能力和局部开发能力的优点,引入精英存档策略和控制参数自适应策略,提出一种双变异模式协同自适应微分进化(DMCSaDE)算法.15个典型benchmark测试函数的实验结果表明,DMCSaDE能够有效提高算法的全局探索能力和局部开发能力,避免早熟收敛,大大提高算法的收敛性能和鲁棒性,同时,精英种群的大小对DMCSaDE的优化性能具有明显的影响.     

分阶段二次变异的多目标混沌差分进化算法

提出一种结合分阶段二次变异和混沌理论的改进差分进化(DE)算法,以解决多目标约束优化问题.其核心思想是,在DE进化前期采用基于非支配解的随机二次变异来提高算法的全局寻优能力,进化后期采用基于非支配解的混沌二次变异来提高DE的局部寻优能力.通过对典型测试问题的仿真实验验证了所提出的算法能在全局搜索性能与局部搜索性能之间维持较好平衡,而且保持了DE算法的简洁性能,其收敛性、分布度和均衡性均优于标准DE.     

一种改进的动态多种群并行差分进化算法

针对单种群差分进化算法易出现早熟收敛的问题,提出了一种改进的动态多种群并行差分进化算法。该算法首先利用佳点集方法产生初始种群以增强算法的稳定性和全局搜索能力。基于个体的适应度将种群分为三个子种群,并分别执行采用不同实验向量产生策略和控制参数设置的差分进化算法,既保持了各个子种群算法的独立性和优越性,又不增加算法的复杂性。仿真实验结果表明该算法具有较好的寻优性能。     

Adaptive differential evolution algorithm with novel mutation strategies in multiple sub-populations

Differential evolution (DE) algorithm has been shown to be a very effective and efficient approach for solving global numerical optimization problems, which attracts a great attention of scientific researchers. Generally, most of DE algorithms only evolve one population by using certain kind of DE operators. However, as observed in nature, the working efficiency can be improved by using the concept of work specialization, in which the entire group should be divided into several sub-groups that are responsible for different tasks according to their capabilities. Inspired by this phenomenon, a novel adaptive multiple sub-populations based DE algorithm is designed in this paper, named MPADE, in which the parent population is split into three sub-populations based on the fitness values and then three novel DE strategies are respectively performed to take on the responsibility for either exploitation or exploration. Furthermore, a simple yet effective adaptive approach is designed for parameter adjustment in the three DE strategies and a replacement strategy is put forward to fully exploit the useful information from the trial vectors and target vectors, which enhance the optimization performance. In order to validate the effectiveness of MPADE, it is tested on 55 benchmark functions and 15 real world problems. When compared with other DE variants, MPADE performs better in most of benchmark problems and real-world problems. Moreover, the impacts of the MPADE components and their parameter sensitivity are also analyzed experimentally.     

一种基于差异演化变异的粒子群优化算法

为了保持粒子种群的多样性而避免发生“早熟”的问题,提出一种基于差异演化变异的粒子群优化算法（PSO）,该方法通过粒子聚集性判断如果粒子群中的粒子过于聚集,则使用差异演化算法对PSO算法中各个粒子的自身历史最佳位置进行变异,以实现保持粒子群种群多样性的目的。对4种常用函数的优化问题进行测试并进行比较,结果表明：所改进的粒子群优化算法比标准粒子群优化算法更容易找到全局最优解,优化效率和优化性能明显提高。