python3实现单目标粒子群算法


Posted in Python onNovember 14, 2019

本文实例为大家分享了python3单目标粒子群算法的具体代码,供大家参考,具体内容如下

关于PSO的基本知识......就说一下算法流程

1) 初始化粒子群;

    随机设置各粒子的位置和速度,默认粒子的初始位置为粒子最优位置,并根据所有粒子最优位置,选取群体最优位置。

2) 判断是否达到迭代次数;

    若没有达到,则跳转到步骤3)。否则,直接输出结果。

3) 更新所有粒子的位置和速度;

4) 计算各粒子的适应度值。

     将粒子当前位置的适应度值与粒子最优位置的适应度值进行比较,决定是否更新粒子最优位置;将所有粒子最优位置的适应度值与群体最优位置的适应度值进行比较,决定是否更新群体最优位置。然后,跳转到步骤2)。

直接扔代码......(PS:1.参数动态调节;2.例子是二维的)

首先,是一些准备工作...

# Import libs
import numpy as np
import random as rd
import matplotlib.pyplot as plt
 
# Constant definition
MIN_POS = [-5, -5]         # Minimum position of the particle
MAX_POS = [5, 5]          # Maximum position of the particle
MIN_SPD = [-0.5, -0.5]        # Minimum speed of the particle
MAX_SPD = [1, 1]          # Maximum speed of the particle
C1_MIN = 0
C1_MAX = 1.5
C2_MIN = 0
C2_MAX = 1.5
W_MAX = 1.4
W_MIN = 0

然后是PSO类

# Class definition
class PSO():
 """
  PSO class
 """
 
 def __init__(self,iters=100,pcount=50,pdim=2,mode='min'):
  """
   PSO initialization
   ------------------
  """
 
  self.w = None         # Inertia factor
  self.c1 = None        # Learning factor
  self.c2 = None        # Learning factor
 
  self.iters = iters       # Number of iterations
  self.pcount = pcount       # Number of particles
  self.pdim = pdim        # Particle dimension
  self.gbpos = np.array([0.0]*pdim)    # Group optimal position
  
  self.mode = mode        # The mode of PSO
 
  self.cur_pos = np.zeros((pcount, pdim))  # Current position of the particle
  self.cur_spd = np.zeros((pcount, pdim))  # Current speed of the particle
  self.bpos = np.zeros((pcount, pdim))   # The optimal position of the particle
 
  self.trace = []        # Record the function value of the optimal solution
  
 
 def init_particles(self):
  """
   init_particles function
   -----------------------
  """
 
  # Generating particle swarm
  for i in range(self.pcount):
   for j in range(self.pdim):
    self.cur_pos[i,j] = rd.uniform(MIN_POS[j], MAX_POS[j])
    self.cur_spd[i,j] = rd.uniform(MIN_SPD[j], MAX_SPD[j])
    self.bpos[i,j] = self.cur_pos[i,j]
 
  # Initial group optimal position
  for i in range(self.pcount):
   if self.mode == 'min':
    if self.fitness(self.cur_pos[i]) < self.fitness(self.gbpos):
     gbpos = self.cur_pos[i]
   elif self.mode == 'max':
    if self.fitness(self.cur_pos[i]) > self.fitness(self.gbpos):
     gbpos = self.cur_pos[i]
 
 def fitness(self, x):
  """
   fitness function
   ----------------
   Parameter:
    x : 
  """
  
  # Objective function
  fitval = 5*np.cos(x[0]*x[1])+x[0]*x[1]+x[1]**3 # min
  # Retyrn value
  return fitval
 
 def adaptive(self, t, p, c1, c2, w):
  """
  """
 
  #w = 0.95 #0.9-1.2
  if t == 0:
   c1 = 0
   c2 = 0
   w = 0.95
  else:
   if self.mode == 'min':
    # c1
    if self.fitness(self.cur_pos[p]) > self.fitness(self.bpos[p]):
     c1 = C1_MIN + (t/self.iters)*C1_MAX + np.random.uniform(0,0.1)
    elif self.fitness(self.cur_pos[p]) <= self.fitness(self.bpos[p]):
     c1 = c1
    # c2 
    if self.fitness(self.bpos[p]) > self.fitness(self.gbpos):
     c2 = C2_MIN + (t/self.iters)*C2_MAX + np.random.uniform(0,0.1)
    elif self.fitness(self.bpos[p]) <= self.fitness(self.gbpos):
     c2 = c2
    # w
    #c1 = C1_MAX - (C1_MAX-C1_MIN)*(t/self.iters)
    #c2 = C2_MIN + (C2_MAX-C2_MIN)*(t/self.iters)
    w = W_MAX - (W_MAX-W_MIN)*(t/self.iters)
   elif self.mode == 'max':
    pass
 
  return c1, c2, w
 
 def update(self, t):
  """
   update function
   ---------------
    Note that :
     1. Update particle position
     2. Update particle speed
     3. Update particle optimal position
     4. Update group optimal position
  """
 
  # Part1 : Traverse the particle swarm
  for i in range(self.pcount):
   
   # Dynamic parameters
   self.c1, self.c2, self.w = self.adaptive(t,i,self.c1,self.c2,self.w)
   
   # Calculate the speed after particle iteration
   # Update particle speed
   self.cur_spd[i] = self.w*self.cur_spd[i] \
        +self.c1*rd.uniform(0,1)*(self.bpos[i]-self.cur_pos[i])\
        +self.c2*rd.uniform(0,1)*(self.gbpos - self.cur_pos[i])
   for n in range(self.pdim):
    if self.cur_spd[i,n] > MAX_SPD[n]:
     self.cur_spd[i,n] = MAX_SPD[n]
    elif self.cur_spd[i,n] < MIN_SPD[n]:
     self.cur_spd[i,n] = MIN_SPD[n]
 
   # Calculate the position after particle iteration
   # Update particle position 
   self.cur_pos[i] = self.cur_pos[i] + self.cur_spd[i]
   for n in range(self.pdim):
    if self.cur_pos[i,n] > MAX_POS[n]:
     self.cur_pos[i,n] = MAX_POS[n]
    elif self.cur_pos[i,n] < MIN_POS[n]:
     self.cur_pos[i,n] = MIN_POS[n]
    
  # Part2 : Update particle optimal position
  for k in range(self.pcount):
   if self.mode == 'min':
    if self.fitness(self.cur_pos[k]) < self.fitness(self.bpos[k]):
     self.bpos[k] = self.cur_pos[k]
   elif self.mode == 'max':
    if self.fitness(self.cur_pos[k]) > self.fitness(self.bpos[k]):
     self.bpos[k] = self.cur_pos[k]
 
  # Part3 : Update group optimal position
  for k in range(self.pcount):
   if self.mode == 'min':
    if self.fitness(self.bpos[k]) < self.fitness(self.gbpos):
     self.gbpos = self.bpos[k]
   elif self.mode == 'max':
    if self.fitness(self.bpos[k]) > self.fitness(self.gbpos):
     self.gbpos = self.bpos[k]
 
 def run(self):
  """
   run function
   -------------
  """
 
  # Initialize the particle swarm
  self.init_particles()
 
  # Iteration
  for t in range(self.iters):
   # Update all particle information
   self.update(t)
   #
   self.trace.append(self.fitness(self.gbpos))

然后是main...

def main():
 """
  main function
 """
 
 for i in range(1):
  
  pso = PSO(iters=100,pcount=50,pdim=2, mode='min')
  pso.run()
   
  #
  print('='*40)
  print('= Optimal solution:')
  print('= x=', pso.gbpos[0])
  print('= y=', pso.gbpos[1])
  print('= Function value:')
  print('= f(x,y)=', pso.fitness(pso.gbpos))
  #print(pso.w)
  print('='*40)
  
  #
  plt.plot(pso.trace, 'r')
  title = 'MIN: ' + str(pso.fitness(pso.gbpos))
  plt.title(title)
  plt.xlabel("Number of iterations")
  plt.ylabel("Function values")
  plt.show()
 #
 input('= Press any key to exit...')
 print('='*40)
 exit() 
 
 
if __name__ == "__main__":
 
 main()

最后是计算结果,完美结束!!!

python3实现单目标粒子群算法

python3实现单目标粒子群算法

以上就是本文的全部内容,希望对大家的学习有所帮助,也希望大家多多支持三水点靠木。

Python 相关文章推荐
Python获取SQLite查询结果表列名的方法
Jun 21 Python
Python网络编程之TCP与UDP协议套接字用法示例
Feb 02 Python
python  Django中的apps.py的目的是什么
Oct 15 Python
解决python2 绘图title,xlabel,ylabel出现中文乱码的问题
Jan 29 Python
python使用Plotly绘图工具绘制散点图、线形图
Apr 02 Python
使用GitHub和Python实现持续部署的方法
May 09 Python
在PyCharm的 Terminal(终端)切换Python版本的方法
Aug 02 Python
Python3 使用selenium插件爬取苏宁商家联系电话
Dec 23 Python
python 实现提取log文件中的关键句子,并进行统计分析
Dec 24 Python
Python制作简易版小工具之计算天数的实现思路
Feb 13 Python
Python日志:自定义输出字段 json格式输出方式
Apr 27 Python
python 实现IP子网计算
Feb 18 Python
python socket 聊天室实例代码详解
Nov 14 #Python
python中dict()的高级用法实现
Nov 13 #Python
python实现的多任务版udp聊天器功能案例
Nov 13 #Python
利用python实现PSO算法优化二元函数
Nov 13 #Python
使用python制作一个解压缩软件
Nov 13 #Python
Python 脚本实现淘宝准点秒杀功能
Nov 13 #Python
基于python实现把图片转换成素描
Nov 13 #Python
You might like
总集篇&特番节目先行播出!《SAO Alicization War of Underworld》第2季度TV动画4月25日放送!
2020/03/06 日漫
使用 eAccelerator加速PHP代码的方法
2007/09/30 PHP
PHP 超链接 抓取实现代码
2009/06/29 PHP
Laravel 5框架学习之子视图和表单复用
2015/04/09 PHP
如何使用PHP给图片加水印
2016/10/12 PHP
基于php编程规范(详解)
2017/08/17 PHP
调用jQuery滑出效果时闪烁的解决方法
2014/03/27 Javascript
jQuery实现鼠标可拖动调整表格列宽度
2014/05/26 Javascript
详解JavaScript对W3C DOM模版的支持情况
2015/06/16 Javascript
JavaScript实现Base64编码转换
2016/04/23 Javascript
浅析BootStrap栅格系统
2016/06/07 Javascript
jquery判断iPhone、Android设备类型
2016/09/14 Javascript
js中scrollTop()方法和scroll()方法用法示例
2016/10/03 Javascript
Vue过滤器的用法和自定义过滤器使用
2017/02/08 Javascript
编写React组件项目实践分析
2018/03/04 Javascript
在小程序中集成redux/immutable/thunk第三方库的方法
2018/08/12 Javascript
layui中table表头样式修改方法
2018/08/15 Javascript
[01:04:08]完美世界DOTA2联赛PWL S3 INK ICE vs GXR 第一场 12.16
2020/12/18 DOTA
Python查找最长不包含重复字符的子字符串算法示例
2019/02/13 Python
python实现字符串加密成纯数字
2019/03/19 Python
关于Theano和Tensorflow多GPU使用问题
2020/06/19 Python
Manduka官网:瑜伽垫、瑜伽毛巾和服装
2018/07/02 全球购物
美国在线宠物商店:Chewy
2019/01/12 全球购物
库存图片、照片、矢量图、视频和音乐:Shutterstock
2021/02/12 全球购物
大学生的网上创业计划书
2013/12/31 职场文书
探矿工程师自荐信
2014/01/24 职场文书
百日安全活动总结
2014/05/04 职场文书
违反交通安全法检讨书
2014/10/24 职场文书
2015元旦联欢晚会结束语
2014/12/14 职场文书
安阳殷墟导游词
2015/02/10 职场文书
学校重阳节活动总结
2015/03/24 职场文书
指导教师推荐意见
2015/06/05 职场文书
.Net Core导入千万级数据至Mysql的步骤
2021/05/24 MySQL
虚拟机linux端mysql数据库无法远程访问的解决办法
2021/05/26 MySQL
Python数据分析之绘图和可视化详解
2021/06/02 Python
MySQL into_Mysql中replace与replace into用法案例详解
2021/09/14 MySQL