粒子群算法
粒子群算法源于复杂适应系统(Complex Adaptive System,CAS)。CAS理论于1994年正式提出,CAS中的成员称为主体。比如研究鸟群系统,每个鸟在这个系统中就称为主体。主体有适应性,它能够与环境及其他的主体进行交流,并且根据交流的过程“学习”或“积累经验”改变自身结构与行为。整个系统的演变或进化包括:新层次的产生(小鸟的出生);分化和多样性的出现(鸟群中的鸟分成许多小的群);新的主题的出现(鸟寻找食物过程中,不断发现新的食物)。
PSO初始化为一群随机粒子(随机解)。然后通过迭代找到最优解。在每一次的迭代中,粒子通过跟踪两个“极值”(pbest,gbest)来更新自己。
在找到这两个最优值后,粒子通过下面的公式来更新自己的速度和位置。
i 表示第 i 个粒子, d 表示粒子的第 d 个维度。r1, r2 表示两个位于 [0, 1] 的随机数(对于一个粒子的不同维度,r1, r2 的值不同)。pbest[i] 是指粒子取得最高(低)适应度时的位置,gbest[i] 指的是整个系统取得最高(低)适应度时的位置。
实践
我们用 PSO 算法求解如下函数的最小值
可以在空间画出图像
下图是使用 5 个粒子的收敛情况
可以看到,fitness 在第 12 轮就几乎收敛到 -10.0。
下面是完整代码
import numpy as np import matplotlib.pyplot as plt from mpl_toolkits.mplot3d import Axes3D INF = 1e5 def plot_cost_func(): """画出适应度函数""" fig = plt.figure() ax = Axes3D(fig) X = np.arange(-4, 4, 0.25) Y = np.arange(-4, 4, 0.25) X, Y = np.meshgrid(X, Y) Z = (X**2 + Y**2) - 10 ax.plot_surface(X, Y, Z, rstride=1, cstride=1, cmap='rainbow') plt.show() def fitness(x): return x[0]**2 + x[1]**2 - 10 class PSOSolver(object): def __init__(self, n_iter, weight=0.5, c1=2, c2=2, n_particle=5): self.n_iter = n_iter self.weight = weight self.c1 = c1 self.c2 = c2 self.n_particle = n_particle self.gbest = np.random.rand(2) # gbest 对应的函数值 self.gbest_fit = fitness(self.gbest) # 将位置初始化到 [-5, 5] self.location = 10 * np.random.rand(n_particle, 2) - 5 # 将速度初始化到 [-1, 1] self.velocity = 2 * np.random.rand(n_particle, 2) - 1 self.pbest_fit = np.tile(INF, n_particle) self.pbest = np.zeros((n_particle, 2)) # 记录每一步的最优值 self.best_fitness = [] def new_velocity(self, i): r = np.random.rand(2, 2) v = self.velocity[i] x = self.location[i] pbest = self.pbest[i] return self.weight * v + self.c1 * r[0] * (pbest - x) + self.c2 * r[1] * (self.gbest - x) def solve(self): for it in range(self.n_iter): for i in range(self.n_particle): v = self.new_velocity(i) x = self.location[i] + v fit_i = fitness(x) if fit_i < self.pbest_fit[i]: self.pbest_fit[i] = fit_i self.pbest[i] = x if fit_i < self.gbest_fit: self.gbest_fit = fit_i self.gbest = x self.velocity[i] = v self.location[i] = x self.best_fitness.append(self.gbest_fit) if __name__ == '__main__': plot_cost_func() n_iter = 20 s = PSOSolver(n_iter) s.solve() print(s.gbest_fit) plt.title("Fitness Curve") plt.xlabel("iter") plt.ylabel("fitness") plt.plot(np.arange(n_iter), np.array(s.best_fitness)) plt.show()
以上就是python实现粒子群算法的详细内容,更多关于python 粒子群算法的资料请关注其它相关文章!
《魔兽世界》大逃杀!60人新游玩模式《强袭风暴》3月21日上线
暴雪近日发布了《魔兽世界》10.2.6 更新内容,新游玩模式《强袭风暴》即将于3月21 日在亚服上线,届时玩家将前往阿拉希高地展开一场 60 人大逃杀对战。
艾泽拉斯的冒险者已经征服了艾泽拉斯的大地及遥远的彼岸。他们在对抗世界上最致命的敌人时展现出过人的手腕,并且成功阻止终结宇宙等级的威胁。当他们在为即将于《魔兽世界》资料片《地心之战》中来袭的萨拉塔斯势力做战斗准备时,他们还需要在熟悉的阿拉希高地面对一个全新的敌人──那就是彼此。在《巨龙崛起》10.2.6 更新的《强袭风暴》中,玩家将会进入一个全新的海盗主题大逃杀式限时活动,其中包含极高的风险和史诗级的奖励。
《强袭风暴》不是普通的战场,作为一个独立于主游戏之外的活动,玩家可以用大逃杀的风格来体验《魔兽世界》,不分职业、不分装备(除了你在赛局中捡到的),光是技巧和战略的强弱之分就能决定出谁才是能坚持到最后的赢家。本次活动将会开放单人和双人模式,玩家在加入海盗主题的预赛大厅区域前,可以从强袭风暴角色画面新增好友。游玩游戏将可以累计名望轨迹,《巨龙崛起》和《魔兽世界:巫妖王之怒 经典版》的玩家都可以获得奖励。
更新动态
- 凤飞飞《我们的主题曲》飞跃制作[正版原抓WAV+CUE]
- 刘嘉亮《亮情歌2》[WAV+CUE][1G]
- 红馆40·谭咏麟《歌者恋歌浓情30年演唱会》3CD[低速原抓WAV+CUE][1.8G]
- 刘纬武《睡眠宝宝竖琴童谣 吉卜力工作室 白噪音安抚》[320K/MP3][193.25MB]
- 【轻音乐】曼托凡尼乐团《精选辑》2CD.1998[FLAC+CUE整轨]
- 邝美云《心中有爱》1989年香港DMIJP版1MTO东芝首版[WAV+CUE]
- 群星《情叹-发烧女声DSD》天籁女声发烧碟[WAV+CUE]
- 刘纬武《睡眠宝宝竖琴童谣 吉卜力工作室 白噪音安抚》[FLAC/分轨][748.03MB]
- 理想混蛋《Origin Sessions》[320K/MP3][37.47MB]
- 公馆青少年《我其实一点都不酷》[320K/MP3][78.78MB]
- 群星《情叹-发烧男声DSD》最值得珍藏的完美男声[WAV+CUE]
- 群星《国韵飘香·贵妃醉酒HQCD黑胶王》2CD[WAV]
- 卫兰《DAUGHTER》【低速原抓WAV+CUE】
- 公馆青少年《我其实一点都不酷》[FLAC/分轨][398.22MB]
- ZWEI《迟暮的花 (Explicit)》[320K/MP3][57.16MB]