改进果蝇算法及其应用研究

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智能算法经过多年的研究,已经取得了飞速发展。目前,它是解决复杂优化问题的一个重要方法,已被广泛地应用于工程技术、军事科技、网络通信、金融、自动控制、资源分配和经济管理等许多领域。  果蝇算法是一类新的全局优化进化算法。它是通过对果蝇觅食行为的模拟提出的。与其他智能算法比较,它具有原理简单和随机搜索性能强等优点,被广泛应用于科学和工程领域,因而对果蝇优化算法的研究具有深刻的意义。旅行商问题是指去到很多个地方的时候,需要寻找到在去过每个地方一次后再回到出发地点的最短路径。圆排列问题是指给出很多个大小不同的圆,将这些圆放进矩形中,每个圆都和矩形的底边是相切的,将圆进行排序,找出长度最小的圆的排列顺序。  鉴于果蝇优化算法在实际应用中的缺点,文中给出了改进算法,并分别用来求解旅行商问题和圆排列问题。本文主要工作如下:  首先,在阐述了基本果蝇优化算法的理论背景、工作原理和算法流程后,分析了它的优缺点。  其次,针对果蝇优化算法采用固定步长移动方式易陷入局部极值的缺点,给出了自适应调整步长的改进果蝇优化算法。即就是,在寻优过程中,算法根据迭代次数自适应调整参数,从而得到一种自适应果蝇优化算法。这样算法在寻优初期步长较大,避免陷入局部极值;而后期随着迭代次数的增加,步长变小,从而可以使算法更快更精确地收敛到全局最优点。在仿真实验中,利用经典测试函数的寻优结果表明,所给算法具有良好的全局搜索能力;并将其应用到旅行商问题中,实验结果说明了改进方法是有效的。  最后,为了进一步提高果蝇优化算法的寻优性能,给出了自适应学习因子的果蝇优化算法。其基本思想是:在果蝇的移动距离公式中引入自适应学习因子后,算法将随着迭代次数的变化而变化。这样算法能够在收敛速度、精度和稳定性上均有较大提高。接着将其应用到求解圆排列问题。在仿真实验中,与已有的优化算法进行对比,结果显示了所给改进算法是可行的。
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