基于变异策略的改进型花朵授粉算法*

介绍了一种新的元启发式群智能算法——花朵授粉算法(flower pollinate algorithm ,FPA)和一种新型的差分进化变异策略——定向变异(targeted mutation,TM)策略。针对FPA存在的收敛速度慢、寻优精度低、易陷入局部最优等问题,提出了一种基于变异策略的改进型花朵授粉算法——MFPA算法,该算法通过改进TM策略,并应用到FPA的局部搜索过程中,以增强算法的局部开发能力;同时在FPA的全局搜索过程中引入均匀变异算子,以增强算法的全局寻优能力。最后通过4个标准的测试函数进行测试,测试结果表明,MFPA算法的寻优能力明显优于原始的花朵授粉算法、粒子群算法以及蝙蝠算法。     

基于动态全局搜索和柯西变异的花授粉算法

针对基本花授粉算法（FPA）收敛速度慢、寻优精度低以及容易陷入局部最优的缺点,提出了一种基于动态全局搜索和柯西变异的花授粉算法DCFPA。利用混沌映射增强花粉种群初始分布的随机性和均匀性,在全局授粉过程中,引入全局平均最优花粉位置和动态权重递减因子共同实现花粉个体位置的更新,牵引算法朝着正确的搜索方向进行,避免算法早熟收敛,最后利用Cauchy变异,增加种群多样性,帮助算法跳出局部最优。对6个测试函数进行仿真实验表明,DCFPA算法比FPA具有更好的全局优化能力,提升了算法的收敛速度与求解精度;与相关的改进算法比较结果也表明,DCFPA整体上也具有更好的优化性能。     

混合改进的花朵授粉算法

针对花朵授粉算法(FPA)收敛速度慢、精度低的问题,提出了一种混合改进的花朵授粉算法(HFPA)。该算法采用均匀初始化和边界变异提高种群多样性,利用正态分布缩放因子进行全局寻优,加快收敛速度。局部寻优引入变异策略帮助算法跳出局部最优。实验使用7个测试函数,对比原FPA算法其他群智能算法,结果表明:HFPA算法在收敛速度和寻优精度方面均有显著的提高。     

基于天牛须搜索的花朵授粉算法

针对花朵授粉算法后期收敛速度慢,寻优精度低的缺点,提出了一种基于天牛须搜索的花朵授粉算法（BASFPA）。算法首先在全局寻优阶段采用天牛须搜索加快收敛,其次在局部寻优阶段加入变异策略帮助算法跳出局部最优。实验使用6个常用优化函数进行测试,结果表明BASFPA在低维和高维下收敛速度和精度均高于其他算法,达到相同精度所需的迭代次数均小于其他算法,证明天牛须搜索对FPA算法的改进是合理的。     

融合多策略的改进麻雀搜索算法

针对麻雀搜索算法收敛速度缓慢、寻优精度不足和容易陷入局部最优等缺点,提出了一种融合正弦搜索策略和多样性变异处理策略的改进麻雀搜索算法。通过引入正弦搜索策略,自适应调整个体权重提高算法收敛速度;针对个体聚集程度过高问题,采用多样性变异处理,引入生物学中种群聚集度的概念和柯西变异对最优解进行扰动,提高算法逃离局部最优的可能。通过九个不同特征的基准函数进行寻优测试,测试结果表明改进算法能够更快地收敛于最优值,有更好的平均值和标准差,表明了其具备更优的收敛速度、收敛稳定性和逃离局部最优值的能力。通过应用该改进优化算法于分数阶PID控制器的参数整定上,进一步验证了改进策略的有效性和可行性。     

考虑距离因素与精英进化策略的平衡优化器

针对平衡优化器（EO）存在寻优精度低、收敛速度慢、容易陷入局部最优的不足,提出一种考虑距离因素与精英进化策略的平衡优化器（E-SFDBEO）。该算法首先在平衡池候选解的选择中引入距离因素,通过自适应权重平衡适应度值和距离,调节算法在不同迭代时期的探索和开发能力;其次引入精英进化策略（EES）,以精英自然进化和精英随机变异两种方式提升算法的收敛速度和精度;最后使用自适应t分布变异策略对部分个体施加扰动,并以贪心策略对个体进行保留,使算法能够有效跳出局部最优。在仿真实验中对所提算法与4种基本算法和2种改进算法在10个基准测试函数进行比较,并对算法进行Wilcoxon秩和检验,结果表明所提算法具有更好的收敛性和更高的求解精度。     

多策略增强花授粉算法及其应用

针对经典花授粉算法容易陷入局部最优解和收敛速度慢的缺点,提出一种增强型透镜成像策略和随机邻域变异策略的花授粉算法。通过增强型透镜成像策略扩展花授粉算法的搜索空间,增加解的多样性,有助于算法跳出局部最优解。引入随机邻域变异策略,借助邻域内的信息指导算法搜索,增强算法的收敛精度和搜索速度。对改进后的花授粉算法和四种其他改进算法在CEC2013测试函数上进行比较,实验证明改进后的多策略花授粉算法不论是收敛精度还是搜索速度都比对比算法优秀。最后把多策略花授粉算法应用在汽车传动参数模型上研究该算法的实际效用,结果表明多策略花授粉算法在汽车传动参数优化问题上都优于对比算法。     

基于动态调整和协同搜索的花授粉算法

针对基本花授粉算法（Flower Pollination Algorithm,FPA）容易陷入局部最优、收敛速度慢及寻优精度低等缺陷,提出了基于动态调整和协同搜索的花授粉算法（Flower Pollination Algorithm based on Dynamic adjustment and Cooperative search,FPADC）。利用霍尔顿序列提升初始解的质量;通过对种群进行分工,从而提高种群的多样性以跳出局部最优;根据种群进化信息动态调整算法的寻优策略,从而提高收敛速度和精度。仿真实验结果表明,提出的改进算法相比基本花授粉算法和部分改进算法,有较好的寻优性能。     

新授粉方式的花授粉算法

为了解决因花授粉算法搜索方程存在的不足所导致的易早熟、后期收敛速度慢和寻优精度低的问题,提出了一种新授粉方式的花授粉算法（Flower Pollination Algorithm with New pollination Methods,NMFPA）。该算法把惯性权重和两组随机个体差异矢量融入到全局搜索,组成新的全局授粉,以保持种群的差异性,提高算法的全局探索能力;利用信息共享机制与两种新的变异策略构建新局部授粉策略,增强算法的局部开发能力;为了减少个体进化的盲目性,提高算法的收敛速度和精度,采用基于高斯变异的最优个体来引导其他种群个体的进化方向,并且引入非均匀变异机制增加种群的多样性,避免算法易陷入局部极值点,提升算法的全局优化性能。在22个测试函数上进行数值仿真实验,实验结果和统计分析验证了新算法较标准FPA算法,在收敛精度和速度上有明显提升,且能够较好地解决早熟问题。此外,与已有改进的FPA算法从多角度进行对比分析,实验结果表明改进算法是一种富有竞争力的新算法。同时,运用NMFPA算法求解置换流水车间调度问题,实验结果验证了新算法用于解决实际工程问题是可行的,且具有一定的优势。     

基于混合策略改进的花朵授粉算法

针对传统花朵授粉算法(FPA)在解决复杂问题时搜索精度低和收敛速度慢等问题,提出了一种基于混合策略改进的花朵授粉算法(HSFPA)。采用自适应转换概率策略改进转换概率,动态平衡全局授粉和局部授粉之间的关系;在全局授粉阶段,提出一种动态全局搜索策略,既可以加快算法收敛速度,又能增加花粉种群的多样性,防止花粉陷入局部最优;局部搜索增强策略使得花粉能够充分开发当前优质花粉周围的搜索空间,提高收敛精度;花粉越界修正策略进一步加强了算法的探索能力。通过对10个基准函数进行仿真测试,实验结果表明,HSFPA算法在搜索速度和寻优精度方面具有更好的效果。     

基于单纯形法和自适应步长的花朵授粉算法

针对花朵授粉算法易陷入局部极值、后期收敛速度慢的不足,提出一种基于单纯形法和自适应步长的花朵授粉算法。该算法在基本花朵授粉算法的全局寻优部分采用自适应步长策略来更新个体位置,步长随迭代次数的增加而自适应地调整,避免局部极值;在局部寻优部分对进入下一次迭代的部分较差个体采用单纯形法的扩张、收缩/压缩操作,提高局部搜索能力,进而提高算法的寻优能力。通过八个CEC2005benchmark测试函数进行测试比较,结果表明,改进算法的寻优性能明显优于基本的花朵授粉算法,且其收敛速度、收敛精度、鲁棒性均较对比算法有较大提高。     

融合正弦余弦算法和精英算子的花授粉算法

针对花授粉算法（FPA）具有寻优精度较低,稳定性不高的问题,提出了一种融合正弦余弦算法和精英算子的花授粉算法（SCA-EFPA）。针对花授粉算法的局部授粉过程,授粉范围小且易陷入局部最优值的问题,利用正弦余弦算法的“局部开发”和“全局搜索”特性,并作简化改进后引入;针对其全局授粉过程,搜索范围较大且寻优精度低的问题,引入精英花粉算子以提高寻优精度并且进行变异和交叉操作以保持种群多样性。达到整个改进后的算法具有提高寻优精度的目的。选取多组标准测试函数来测试改进算法的各项性能。结果表明,与基本花授粉算法、粒子群算法和差分变异算法等相比,融合正弦余弦算法和精英算子的花授粉算法具有更高的寻优精度,更好的稳定性和收敛性。     

Application of mutation operators to flower pollination algorithm

Flower pollination algorithm (FPA) is a recent addition to the field of nature inspired computing. The algorithm has been inspired from the pollination process in flowers and has been applied to a large spectra of optimization problems. But it has certain drawbacks which prevents its applications as a standard algorithm. This paper proposes new variants of FPA employing new mutation operators, dynamic switching and improved local search. A comprehensive comparison of proposed algorithms has been done for different population sizes for optimizing seventeen benchmark problems. The best variant among these is adaptive-Lévy flower pollination algorithm (ALFPA) which has been further compared with the well-known algorithms like artificial bee colony (ABC), differential evolution (DE), firefly algorithm (FA), bat algorithm (BA) and grey wolf optimizer (GWO). Numerical results show that ALFPA gives superior performance for standard benchmark functions. The algorithm has also been subjected to statistical tests and again the performance is better than the other algorithms.     

自适应t分布与动态边界策略改进的算术优化算法

针对算术优化算法（arithmetic optimization algorithm, AOA）存在的收敛速度慢、易陷入局部最优等问题,提出了自适应t分布变异和动态边界策略改进的算术优化算法（t-CAOA）。利用引入自适应t分布变异策略提高种群的多样性和质量可以有效提升算法的收敛速度,同时通过引入余弦控制因子的动态边界策略优化AOA的寻优过程,从而协调AOA的全局勘探和局部开发能力。对10个单模态和多模态函数进行寻优实验,并与鲸鱼优化算法（whale optimization algorithm）、灰狼优化算法（grey wolf optimizer）等算法进行对比,实验结果表明,经过改进的算术优化算法具有更高的寻优精度和稳定性。进一步对t-CAOA进行求解大规模优化问题的实验,实验结果表明改进过的t-CAOA可以有效地解决大规模优化问题。     

一种改进的新型元启发式花朵授粉算法

最近,受自然界花朵授粉过程的启发,Yang提出了一种新的元启发式群智能算法——花朵授粉算法,该算法融合了现有其他智能算法的优点。首先阐述了花朵授粉的特征,从机理上描述了该算法的实现步骤,同时对该算法的寻优性能进行了剖析。其次,针对花朵授粉算法寻优精度低、收敛速度慢、易陷入局部极小的不足,提出一种基于差分进化策略的花朵授粉算法。该算法引入差分进化中的变异、交叉及选择操作,使缺乏变异机制的花朵授粉算法具有变异能力,增加种群的多样性,提高算法的全局寻优能力和避免种群个体陷入局部最优。通过十个标准测试函数进行测试,仿真结果表明,改进算法的寻优能力明显优于基本的花朵授粉算法、蝙蝠算法、粒子群算法及改进的粒子群算法