求解组合优化问题的改进型量子进化算法

根据组合优化问题的特点,提出了一种求解组合优化问题的改进型量子进化算法.借鉴小生境协同进化思想初始化种群,增加了个体多样性;采用动态策略调整量子门旋转角,加快了收敛速度;采用优体交叉策略实施染色体交叉操作,增强了局部搜索能力.利用典型组合优化问题--2个多维0/1背包问题实例对算法性能进行验证,结果表明了该算法的可行性和有效性.     

量子进化算法在生产调度中的应用综述

量子进化算法是量子计算和进化计算相融合的产物,具有种群多样性好、全局搜索能力强、收敛速度快等优点。综述了量子进化算法在Job-Shop调度、Flow-Shop调度、车辆路径规划、项目调度等生产调度领域中的应用现状,讨论了面向生产调度的量子进化算法的编码转换方式和进化策略以及存在的问题,并指明了其进一步的研究方向。     

改进的多宇宙并行量子进化算法

通过设计一种新的量子个体更新策略,提出了改进的多宇宙并行量子进化算法,并对算法的收敛性进行了分析探讨,从理论上证明了该算法的有效性,最后将该算法用于多目标0/1背包问题。仿真结果表明：改进方法能够找到接近Pareto最优前端的更好的解,同时维持解分布的均匀性。     

一种基于量子进化算法的概率进化算法

针对量子进化算法(QEA)求解二进制编码问题比较有效,而求解多进制编码问题则比较困难,提出一种概率进化算法(PEA)。该算法汲取了量子复合位、叠加态等思想,采用由观测概率构成的概率复合位进行编码,观测和更新操作直接针对观测概率进行。PEA保持了QEA的性能,运算速度远优于QEA,并可以采用任意进制编码。函数优化和背包问题实验验证了PEA的有效性。     

0/1背包问题的量子算法

近年来针对各种问题提出了许多量子算法,这些量子算法都利用了量子态的可迭加性(Superposition)和纠缠性(Entan-glement),本文在量子环境下对0/1背包问题进行求解,介绍了量子算法的基本思想及相关概念。然后分析并给出求解0/1背包问题的量子算法,在量子物理环境下它能在多项式时间内求出所需要的解。这个量子算法可以推广解决其它NPC问题,如旅行售货员问题等。     

一种改进的量子进化算法及其在乡村邮路问题的应用

针对基本量子进化算法易陷于局部最优解的缺陷,提出一种改进的量子进化算法(QEA)。结合乡村邮路问题,对算法进行了测试,结果表明,改进算法在全局寻优能力和种群多样性方面比基本量子进化算法有所改进,是求解乡村邮路问题的一种有效算法。     

多宇宙并行量子多目标进化算法

提出了一种新的基于量子计算的多目标进化算法,即多宇宙并行量子多目标进化算法。算法中将所有的量子个体按给定的拓扑结构分成多个独立子种群,划分为多个宇宙;采用目标个体均匀分配原则和动态调整旋转角机制对各宇宙量子个体进行演化;宇宙之间采用最佳移民操作来交换信息,设计最优个体保留方案以便各宇宙共享全局信息,提高算法的执行效率。该算法用于多目标0/1背包问题的仿真结果表明：新方法能够找到接近Pareto最优前端的更好的解,同时维持解分布的均匀性。     

结合远离最差策略的自适应量子进化算法

针对传统的量子进化算法只使用当前最优个体作为指导,存在进化能力不足,易陷入局部极值的问题,提出了一种结合远离最差策略的自适应量子进化算法KSQEA,使个体在进化过程中不仅向最优个体靠近,而且还远离最差个体,这样在最优个体优势不明显时仍有可能获得进化动力。旋转角更新则采用一种新的自适应波浪式衰减方式,以更好地平衡探查和利用。在函数优化和背包问题上的实验结果表明,以上措施有效地增强了算法的搜索能力,提高了解的质量。     

混合量子进化算法及其应用

文章将量子进化算法(QEA)和粒子群算法(PSO)互相结合,提出了两种混合量子进化算法。第一种算法叫做嵌入式粒子群量子进化算法,其主要思想是将简化的PSO进化方程嵌入QEA的进化操作中,简化了QEA算法的结构,增强了QEA跳出局部极值的能力。第二种算法叫做量子二进制粒子群算法,其主要思想是将QEA中的量子染色体的概念引入二进制粒子群算法(BPSO),提高了BPSO算法保持种群多样性的能力和运算速度。通过对0-1背包问题和多用户检测问题的求解表明,新的算法不仅操作更简单,而且全局搜索能力有了显著的提高。     

改进实数编码量子进化算法及其在参数估计中的应用

借鉴量子计算的相关概念和原理,提出一种改进实数编码量子进化算法(IRCQEA).算法的核心是依据染色体的具体形式和目标函数的梯度信息设计互补变异进化染色体,以实现局部搜索和全局搜索的平衡;根据算法的进化过程动态缩小搜索空间,以加快收敛速度.对标准数值优化问题的求解结果表明,该算法具有寻优能力强、搜索精度高和稳定性好等优点.以非线性系统参数估计问题为例进行的仿真实验表明,所提出的算法能够有效提高估计参数的精度.     

求解QoS组播路由问题的改进型量子进化算法

QoS组播路由问题是一个非线性的组合优化问题,已证明了该问题是NP完全问题。提出一种将基于量子计算原理的量子进化算法用于此类问题求解的算法,该算法对基本的量子进化算法进行改进,采用进化方程对量子门进行调整,采用量子变异阻止未成熟收敛,使之更适合于QoS组播路由的求解。仿真结果显示,该算法能快速搜索并收敛到全局（近似）最优解,且随着网络规模的增大算法保持了良好的特性,在寻优速度上与解的质量上优于其他进化算法与基本的量子进化算法。     

求解路由选择问题的改进量子遗传算法

网络中存在许多设计和优化问题,其中相当一部分属于NP类型,传统的解法由于计算复杂度过大而失效;提出了一种求解路由选择问题的改进量子遗传算法（IQGA）,该算法首先在量子个体上实施量子交叉,这一操作有利于保留相对较好的基因段;其次,采用量子比特相位法更新量子门和自适应调整搜索网格的策略;最后,进行局部搜索操作策略,使得种群的多样性强,解得收敛精度高,收敛速度快;通过路由选择实验标明此算法的质量和效率都强于传统的遗传算法,并且具有较强的实用性和鲁棒性。     

An efficient algorithm for the collapsing knapsack problem

The collapsing knapsack problem (CKP) is a type of nonlinear knapsack problem in which the knapsack size is a non-increasing function of the number of items included. This paper proposes an exact algorithm for CKP by partitioning CKP to some subproblems, then solving them with the improved expanding-core technique. The proposed algorithm solves the subproblems in the special processing order resulting in the reduction of computing time. Experimental results show that the proposed algorithm is an efficient approach for various random instances of size up to 1000.     

具有同时集送货需求车辆路径问题的混沌量子进化算法研究

针对量子进化算法中旋转角取值的离散性使其解空间的搜索具有跳跃性,提出了基于混沌理论的精英均值计算旋转角算法,并将其应用于具有同时集送货需求车辆路径问题的求解.在理论上分析了解的强可行和弱可行条件的基础上,使用启发式算子对解进行改进.通过仿真实验与其他算法进行了比较,仿真结果表明所提出算法是求解此类问题的有效方法.     

求解0-1背包问题的量子蚁群算法

0-1背包问题是组合优化中经典的NP难题,在蚁群算法的基础上结合量子计算提出一种求解0-1背包问题的量子蚁群算法。算法采用量子比特表示信息素,用量子旋转门来更新信息素。大量数据实例的比较测试表明,算法可有效提高蚂蚁算法的性能,减少搜索时间,具有更好的全局寻优能力。     

基于改进量子旋转门人工鱼群算法的K-means聚类算法及其应用

为改进传统K-means聚类算法中存在因随机选择初始质心而导致聚类结果不稳定且准确度低的缺点,提出基于改进量子旋转门人工鱼群算法的K-means聚类(IQAFSA)算法,通过动态更新量子旋转门的旋转角提高下一代更新方向准确度及更新速度。变异策略从传统的非门改为H门,既增加种群的多样性,又使全局搜索能力增强;最终使用所改进算法选取K-means的初始质心再进行聚类。通过UCI数据的测试以及在医学相关数据上的实验表明,提出的算法具有有效性,准确度较高且收敛速度较快。     

混合量子差分进化算法及应用

量子进化算法基于量子旋转门更新量子比特状态影响了算法搜索性能．提出一种差分进化（DE）与和声搜索（Hs）相结合更新量子比特状态的混合量子差分进化算法（HQDE）．该方法采用实数量子角形式编码染色体,设计一种由差分进化计算更新量子位状态的量子差分进化算法（QDE）和一种由和声搜索更新量子位状态的量子和声搜索（QHS）,并相互机制融合,采用两种不同进化策略共同作用产生种群新量子个体以克服常规算法中早熟及收敛速度慢等缺陷;在此基础上,算法还引入量子非门算子对当前最劣个体以一定概率选中的量子比特位进行变异操作增强算法跳出局部最优解能力．理论分析证明该算法收敛于全局最优解．0／1背包问题及旅行商问题实例测试结果验证了该方法有效性．     

抗体修正免疫算法对高维0/1背包问题的应用

遗传算法极难处理高维约束优化问题, 故借鉴免疫系统机理, 提出一种抗体修正免疫算法解决一类高 维约束优化问题。该算法设计的关键在于抗体亲和力由抗体浓度及群体状态决定; 可行抗体被克隆、突变; 非 可行抗体的基因按价值密度由小到大逐一修正。选取两种已有的智能算法（ETGA、ISGA）, 通过不同约束条件 下的高维0/1背包问题的仿真比较。结果表明,该算法较其他算法能更快地跟踪最优值, 具有较强的勘测和开 采能力。