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改进的灰狼优化算法及在高维函数与FCM中的应用

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简介:
本研究提出了一种改进的灰狼优化算法,旨在增强其搜索效率和求解精度。通过实验验证,该算法在处理高维复杂函数以及模糊C均值(FCM)聚类问题上展现出显著优势。 灰狼优化算法(GWO)具备较强的局部搜索能力和较快的收敛速度,在处理高维及复杂优化问题时却存在全局搜索能力不足的问题。为此,提出了一种改进后的GWO,即新型反向学习与差分变异相结合的GWO (ODGWO)。首先引入最优最差反向学习策略和动态随机差分变异算子,并将其融入到GWO中以增强其全局搜索性能;其次,在算法前半期采用单维操作而后期则使用全维操作,以此来更好地平衡探索与开采能力并提升整体优化效果;最后,将ODGWO应用于高维度函数以及模糊C均值(FCM)聚类的优化任务。实验结果显示:在众多不同维度的Benchmark函数测试中(包括30、50和1000维),ODGWO相较于原始GWO展现出显著更强的搜索能力,并且其性能优于其他前沿优化算法;而在七个标准数据集上的FCM聚类优化方面,与GWO、GWOepd及LGWO相比,ODGWO亦表现出了更加优秀的聚类效果。因此,该方法适用于更多实际场景中的优化问题解决。

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客服
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  • FCM
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    本研究提出了一种改进的灰狼优化算法,旨在增强其搜索效率和求解精度。通过实验验证,该算法在处理高维复杂函数以及模糊C均值(FCM)聚类问题上展现出显著优势。 灰狼优化算法(GWO)具备较强的局部搜索能力和较快的收敛速度,在处理高维及复杂优化问题时却存在全局搜索能力不足的问题。为此,提出了一种改进后的GWO,即新型反向学习与差分变异相结合的GWO (ODGWO)。首先引入最优最差反向学习策略和动态随机差分变异算子,并将其融入到GWO中以增强其全局搜索性能;其次,在算法前半期采用单维操作而后期则使用全维操作,以此来更好地平衡探索与开采能力并提升整体优化效果;最后,将ODGWO应用于高维度函数以及模糊C均值(FCM)聚类的优化任务。实验结果显示:在众多不同维度的Benchmark函数测试中(包括30、50和1000维),ODGWO相较于原始GWO展现出显著更强的搜索能力,并且其性能优于其他前沿优化算法;而在七个标准数据集上的FCM聚类优化方面,与GWO、GWOepd及LGWO相比,ODGWO亦表现出了更加优秀的聚类效果。因此,该方法适用于更多实际场景中的优化问题解决。
  • (LGWO)
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    本文介绍了改进的灰狼优化算法(LGWO)及其在复杂函数优化问题上的应用效果,展示了其优越的搜索能力和稳定性。 灰狼优化算法(GWO)是一种新型的启发式方法,灵感来源于自然界的灰狼社会结构及其狩猎行为。在该算法中,群体中的个体被划分为四种角色:Alpha、Beta、Delta以及Omega,分别代表领导者及第二和第三优秀的成员;其余为普通成员。整个过程模拟了领导层引导下的“狩猎”活动,即优化任务。 然而,在实际应用过程中,GWO存在收敛速度慢且求解精度低的问题。为此,本段落提出了一种改进的灰狼算法——LGWO(Lévy飞行增强型灰狼优化),引入了Lévy飞行机制以帮助群体逃离局部最优状态,并寻找更优解决方案。经过十个基准函数上的严格测试,结果显示所提方法在性能上超过了其他三种对比算法。 元启发式优化技术如遗传算法、蚁群优化和粒子群优化等已经广泛应用于不同研究领域。GWO作为新型的群体智能策略也已被用于电力系统最优无功功率分配问题及医疗诊断等领域中。 这些元启发式技术因其能够处理传统方法难以解决的问题而变得越来越流行,它们模仿自然界的生物行为模式来解决问题。例如,遗传算法基于自然界的选择和基因传递机制;蚁群优化通过模拟蚂蚁寻找食物路径的行为优化路径选择;粒子群优化则借鉴鸟群或鱼群的社会互动以找到最优解。 本段落提出的LGWO算法引入了Lévy飞行策略提高了跳出局部最优的能力,并提升了全局搜索效率及精度。Lévy飞行是一种随机行走模式,其步长遵循特定的分布规律,允许远距离的大跳跃动作,有助于探索未知区域并发现更优解决方案。 在讨论GWO时提到它通过模拟灰狼的社会结构和狩猎行为进行优化工作,在该算法中每个解都被视为一个个体,并且群体中的领导者(Alpha)由当前最优解表示;Beta与Delta分别代表次优及第三优的成员。整个群组的行为受到这些领导者的引导,其余成员则跟随它们寻找最优解。 实验部分表明通过在基准测试函数上评估LGWO算法性能优于其他几种对比方法。这类数学函数通常具备已知的最佳解决方案,并被用来评价优化技术的表现力。在一系列测试中,LGWO显示出比对照组更快的收敛速度和更高的求解精度,这对需要高效且精确结果的应用领域至关重要。
  • 基于PSO(Python)
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    本文介绍了一种结合粒子群优化与灰狼优化的新型混合算法,并通过Python实现,应用于复杂函数的优化问题中。 使用Python实现灰狼优化算法来求解函数优化问题,并对优化结果进行输出及绘图保存。
  • Python
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    简介:本文探讨了如何将灰狼优化算法应用于Python编程环境,并提供了具体实现方法和案例分析。 使用Python实现灰狼优化算法对测试函数进行最小值优化,并生成图片输出。
  • SVR_GWO_基于SVR模型_
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    本研究提出了一种结合改进灰狼算法与支持向量回归(SVR)模型的新方法(SVR_GWO),有效提升了预测精度和鲁棒性。 标题中的GWO_SVR优化_SVR_改进灰狼算法_改进灰狼_灰狼算法表明我们将探讨一种利用改进的灰狼优化算法(Improved Grey Wolf Optimizer, IGWO)来提升支持向量机回归模型(Support Vector Regression, SVR)的方法。通过运用IGWO,能够对SVR进行优化。 支持向量机(SVR)是一种广泛应用在回归分析和分类任务中的机器学习模型。它的核心在于寻找一个超平面以最好地间隔数据点。对于回归问题而言,SVR的目标是找到一条决策边界,在这条边界上预测值与实际值之间的误差被限制在一个预设的阈值内,这个范围被称为ε-带。通过调整惩罚参数C和核函数参数γ等模型参数来优化SVR性能。 然而,寻找最优的SVR参数通常是一个复杂的非线性问题,并需要高效的算法来进行搜索。因此引入了改进灰狼算法(IGWO)。灰狼优化算法(Grey Wolf Optimizer, GWO)是一种受到灰狼社会行为启发的全局寻优方法,它模拟了群体中阿尔法、贝塔和德尔塔三个角色来探索解空间。在标准GWO中,随着迭代次数增加,灰狼的位置及速度更新以接近最优值。 改进后的IGWO可能包含以下方面: 1. **适应度函数调整**:为了更好地匹配特定问题的需求,可能会对原适应度函数进行修改或优化,使其能更准确地反映SVR模型的性能指标(如均方误差MSE和决定系数R^2)。 2. **动态参数调节**:通过在迭代过程中灵活改变搜索策略来避免过早收敛或者提高搜索效率。 3. **引入混沌序列**:利用混沌系统的随机性和遍历性增强算法探索解空间的能力,防止陷入局部最优值的陷阱。 4. **多方法融合**:结合其他优化技术如遗传算法或粒子群优化的方法以提升全局寻优能力和加速收敛过程。 在提供的“GWO.py”代码文件中,实现了IGWO用于SVR参数调优的具体实现。该文件可能包括以下步骤: 1. **初始化灰狼种群**:设定初始的狼数量、位置和速度以及搜索区域。 2. **定义适应度函数**:根据MSE等性能指标评估每只“狼”的表现。 3. **更新策略**:依照GWO规则迭代地调整每个个体的位置与速度,模拟其捕猎行为。 4. **选择最佳解**:在每一轮迭代结束时确定当前的最佳参数组合作为SVR的候选方案。 5. **停止条件设定**:指定最大迭代次数或当性能指标达到满意水平时终止优化过程。 通过运行“GWO.py”,我们可以利用IGWO算法寻找出最适合支持向量机回归模型的参数配置,从而提高其预测准确性。这种方法特别适合解决复杂、非线性的问题,并且在处理大规模数据集和高维特征空间时尤其有效。然而,在实际应用中选择合适的优化策略还需考虑问题的具体性质以及计算资源与时间限制等因素的影响。
  • MATLAB
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    本研究提出了一种改进型狼群优化算法,并探讨了其在MATLAB环境下的实现与应用效果。通过实验验证了该算法的有效性和优越性。 算法改进与应用狼群优化算法以解决TSP问题。针对传统狼群优化算法的不足之处,提出了一种新的狼群改进算法来提高其在求解TSP问题中的性能。该方法通过模拟狼群的行为特征,并结合其他启发式搜索策略进行创新性调整和优化,从而有效提升了路径规划的质量与效率。
  • MATLAB实现代码.zip
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    本资源提供一种改进型灰狼优化算法及其在MATLAB中的实现代码。通过增强原算法性能,解决更复杂的优化问题,适用于科研和工程应用。 Grey wolf optimization (GWO) algorithm is a recently developed method inspired by the social hierarchy and hunting strategies of grey wolves. Introduced in 2014, it has gained significant attention from researchers and designers, with citations to the original paper surpassing those of many other algorithms. A recent study by Niu et al. highlighted one of the main limitations of this algorithm when applied to real-world optimization problems.
  • SVR-GWO_SVR.m(
    优质
    本代码为改进型SVR-GWO-SVR模型,采用灰狼优化算法对支持向量回归机进行参数优化,提高预测准确性与效率。 本程序应用灰狼算法优化支持向量回归(SVR)以实现预测功能。
  • GWO__混沌反向学习____
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    简介:灰狼优化算法(GWO)是一种新型元启发式群体智能算法,模拟灰狼的社会行为。结合混沌反向学习策略可以增强其探索能力和开发能力,有效避免早熟收敛问题,在多个领域展现出了优越的性能和应用潜力。 灰狼优化算法结合混沌反向学习方法在Matlab中的应用研究。