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萤火虫算法
2020-06-14 20:17:48

萤火虫算法(Firefly Algorithm)是一种启发式算法,灵感来自于萤火虫闪烁的行为。萤火虫的闪光,其主要目的是作为一个信号系统,以吸引其他的萤火虫。剑桥大学的Xin-She Yang(音译:杨新社)教授提出了萤火虫算法,其假设为:

亮度应与目标函数联系起来。萤火虫算法是以自然为灵感的启发式优化算法。

萤火虫算法的伪代码可以概括为:

Begin1)目标函数                    f        (                  x                )                          x                =        (                  x                      1                          ,                  x                      2                          ,        .        .        .        ,                  x                      d                                    )                      T                                {\displaystyle f(\mathbf {x} )\quad \mathbf {x} =(x_{1},x_{2},...,x_{d})^{T}}  2)生成一个萤火虫的初始人口                                          x                                i                          ,                (        i        =        1        ,        2        ,        .        .        .        ,        n        )              {\displaystyle \mathbf {x} _{i},\quad (i=1,2,...,n)}  3)制定光照强度                    I              {\displaystyle I}  ,因此,它与                    f        (                  x                )              {\displaystyle f(\mathbf {x} )}     (例如,对于最大化问题                    I                      {\displaystyle I\propto }                      I        =        f        (                  x                )              {\displaystyle I=f(\mathbf {x} )}  ;4)定义吸收系数                    γ              {\displaystyle \gamma }  while(T < MaxGeneration)   for i =1:n(所有n萤火虫)      for j =1:n(n萤火虫)         if(                              I                      j                          >                  I                      i                                {\displaystyle I_{j}>I_{i}}  ),            移动萤火虫i向j;         end if         吸引力与距离                    r        =        exp                              {\displaystyle r=\exp}  ;         评估新的解决方案和更新的光强度;      end for j   end  for i   排名萤火虫和找到当前最佳;end while处理后的结果和可视化;end

对于任何一两只萤火虫的主要更新公式 x i {\displaystyle \mathbf {x} _{i}} and x j {\displaystyle \mathbf {x} _{j}}

其中 α t {\displaystyle \alpha _{t}} 是步长参数, e ϵ t {\displaystyle {\boldsymbol {\epsilon }}_{t}} 是一个矢量(服从高斯或其他的分布)。

可以证明在 γ 0 {\displaystyle \gamma \rightarrow 0} 的情况,FA可以简化为 准粒子群优化(PSO).事实上,,如果内环(j)条被删除,亮度 I j {\displaystyle I_{j}} 替换为当前的全球最佳 g {\displaystyle g^{*}} ,FA基本上成为标准PSO。

离散形式的萤火虫算法(Discrete Firefly Algorithm,DFA)DFA优于现有算法如蚁群算法。

对于图像分割,基于FA-方法比Otsu的方法更为有效.同时, 离散萤火虫算法对QAP问题,Durkota已进很好的实现行

针对负荷预测中的特征选择问题,应用FA实现Wrapper特征选择算法.

Apostolopoulos and Vlachos对FA进行了一个重要的多目标研究。同时,Yang提出了多目标萤火虫算法(Multiobjective Firefly Algorithm,MOFA),对连续优化问题有很好的效果。

拉格朗日萤火虫算法用来解决电力系统优化单元承诺问题。

混沌萤火虫算法(Chaotic Firefly Algorithm,CFA)也显示了算法的有效性。

萤火虫算法与蚁群优化算法相结合的混合算法,能够解决金融投资组合优化。

一种基于萤火虫算法(FA)的Memetic算法(FA-MA)被用来优化支持向量机(SVR)预测模型的参数。在该FA-MA中,FA用来搜索全局解空间,而模式搜索(pattern Search) 被用来进行个体学习和局部解空间搜索。

萤火虫算法已被应用到几乎所有领域科学和工程,如数字图像压缩和图像处理,特征值优化,特征提取和故障检测,天线设计,工程结构设计, 调度和旅行商问题,语义组成,化学相平衡, 聚类,动态问题, 刚性图像配准问题,参数选择,蛋白质折叠问题等等。

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