【智能算法】人工大猩猩部队优化算法(GTO)原理及实现

news2024/11/14 17:55:37

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目录

    • 1.背景
    • 2.算法原理
      • 2.1算法思想
      • 2.2算法过程
    • 3.结果展示
    • 4.参考文献


1.背景

2021年,B Abdollahzadeh等人受到大猩猩社会行为启发,提出了人工大猩猩部队优化算法(Artificial Gorilla Troops Optimizer, GTO)。

2.算法原理

2.1算法思想

GTO模拟了大猩猩的种群迁移和求偶行为

  • 探索阶段:种群迁移包括已知位置、未知位置和同伴位置三种
  • 开发阶段:求偶行为模拟了雄性大猩猩争夺雌性的行为

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2.2算法过程

探索阶段

GTO算法包括三种探索机制,对应大猩猩的三种迁移位置。当随机数小于概率阈值 p(0.03) 时,大猩猩向未知地点迁移;当随机数小于0.5时,大猩猩向已知地点迁移;当随机数大于或等于0.5时,大猩猩向同伴迁移。
G X ( t ) = { ( U B − L B ) × r 1 + L B , rand < p ( r 2 − C ) × X n ( t ) + L × H , rand < p X ( t ) − L × ( L × ( X ( t ) − G X n ( t ) ) + r 3 × ( X ( t ) − G X n ( t ) ) ) , rand < 0.5 (1) \mathrm{GX}(t)=\begin{cases}(\mathrm{UB-LB})\times r_1+\mathrm{LB},&\text{rand}<p\\(r_2-C) \times X_n(t)+L\times H,&\text{rand}<p\\X(t)-L\times(L\times(X(t)-\mathrm{GX}_n(t))+r_3\times(X(t)-\mathrm{GX}_n(t))),&\text{rand}<0.5\end{cases}\tag{1} GX(t)= (UBLB)×r1+LB,(r2C)×Xn(t)+L×H,X(t)L×(L×(X(t)GXn(t))+r3×(X(t)GXn(t))),rand<prand<prand<0.5(1)
Xr 表示上一代种群中任意大猩猩的最优位置,X 表示上一代大猩猩的最优位置,GX 表示当前大猩猩的位置,GXr表示当前种群中任意大猩猩的位置,t 表示大猩猩个体,参数 C、L、H表述为:
C = F × ( 1 − I t M a x I t ) L = C × l H = Z × X ( t ) F = cos ⁡ ( 2 × r 4 ) + 1 Z ∈ [ − C , C ] (2) \begin{gathered} C=F\times\left(1-\frac{\mathrm{It}}{\mathrm{Max}\mathrm{It}}\right) \\ L=C\times l \\ H=Z\times X(t) \\ F=\cos(2\times r_{4})+1 \\ Z \in [- C,C] \end{gathered}\tag{2} C=F×(1MaxItIt)L=C×lH=Z×X(t)F=cos(2×r4)+1Z[C,C](2)

开发阶段

当 C≥W 时,表示种群跟随银背大猩猩迁移:
G X ( t ) = L × M × ( X ( t ) − X b ) + X ( t ) M = ( ∣ 1 N ∑ i = 1 N G X i ( t ) ∣ g ) 1 g g = 2 L (3) \begin{aligned}\mathrm{GX}(t)&=L\times M\times(X(t)-X_b)+X(t)\\M&=\Big(\left.\left|\frac1N\sum_{i=1}^N\mathrm{GX}_i(t)\right|^g\right)^{\frac1g}\\g&=2^L\end{aligned}\tag{3} GX(t)Mg=L×M×(X(t)Xb)+X(t)=( N1i=1NGXi(t) g)g1=2L(3)
当 C<W 时,表示雄性大猩猩求偶行为:
G X ( t ) = X b − ( X b × Q − X ( t ) × Q ) × A (4) \mathrm{GX}(t)=X_b-(X_b\times Q-X(t)\times Q)\times A\tag{4} GX(t)=Xb(Xb×QX(t)×Q)×A(4)
参数 Q 用来模拟冲击力,参数 A 用来模拟暴力程度:
Q = 2 × r 5 − 1 A = β × E E = { r a n d n ( 1 , d ) , r a n d ⩾ 0.5 r a n d n ( 1 , 1 ) , r a n d < 0.5 (5) \begin{gathered} Q=2\times r_{5}-1 \\ A=\beta\times E \\ \left.E=\left\{\begin{matrix}{\mathrm{randn}(1,d),}&{\mathrm{rand}\geqslant0.5}\\{\mathrm{randn}(1,1),}&{\mathrm{rand}<0.5}\\\end{matrix}\right.\right. \end{gathered}\tag{5} Q=2×r51A=β×EE={randn(1,d),randn(1,1),rand0.5rand<0.5(5)

伪代码
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3.结果展示

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4.参考文献

[1] Abdollahzadeh B, Soleimanian Gharehchopogh F, Mirjalili S. Artificial gorilla troops optimizer: a new nature‐inspired metaheuristic algorithm for global optimization problems[J]. International Journal of Intelligent Systems, 2021, 36(10): 5887-5958.

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