群體智能算法及其應(yīng)用內(nèi)容簡(jiǎn)介

本書以人工魚群算法、煙花爆炸優(yōu)化算法兩個(gè)典型的群體智能算法為主，系統(tǒng)介紹了算法的原理，建立了基于協(xié)作、競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制的群體智能算法的數(shù)學(xué)模型。全書著重分析了人工魚群算法和煙花爆炸優(yōu)化算法的弱點(diǎn)，并提出了多種新穎的改進(jìn)機(jī)制，給出了算法的詳細(xì)實(shí)現(xiàn)步驟。本書還詳細(xì)探討了部分群體智能算法在VRP問題、圖像邊緣檢測(cè)、SVM反問題、網(wǎng)絡(luò)態(tài)勢(shì)預(yù)測(cè)、數(shù)據(jù)聚類、特征選擇等領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用，并介紹了近年來出現(xiàn)的兩個(gè)比較新穎的群體智能算法，顧問引導(dǎo)搜索算法和教—學(xué)優(yōu)化算法。

第1章 群體智能算法概述 1

1.1 群體智能算法的特點(diǎn) 1

1.1.1 智能性 1

1.1.2 隱含本質(zhì)并行性 2

1.1.3 解的近似性 2

1.2 群體智能算法的計(jì)算模式 2

1.2.1 社會(huì)協(xié)作機(jī)制 3

1.2.2 自我適應(yīng)機(jī)制 3

1.2.3 競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制 4

1.3 遺傳算法 4

1.3.1 標(biāo)準(zhǔn)遺傳算法原理 5

1.3.2 編碼機(jī)制與主要算子 7

1.4 差異演化算法 8

1.5 粒子群算法 10

1.5.1 粒子群算法的原理 10

1.5.2 PSO算法的計(jì)算模型 11

1.6 教—學(xué)優(yōu)化算法 13

1.7 顧問引導(dǎo)搜索算法 13

1.8 本章小結(jié) 15

參考文獻(xiàn) 16

第2章 人工魚群算法 18

2.1 人工魚群算法的數(shù)學(xué)模型 18

2.2 人工魚群算法的收斂性分析 21

2.2.1 常用距離 21

2.2.2 基于Markfov鏈技術(shù)的收斂性分析 22

2.2.3 基于壓縮映射定理的收斂性分析 25

2.3 人工魚群算法的相關(guān)研究 26

2.3.1 參數(shù)的改進(jìn) 27

2.3.2 與其他智能算法的融合 28

2.3.3 其他的改進(jìn)方法 29

2.4 本章小結(jié) 32

參考文獻(xiàn) 32

第3章 人工魚群算法的改進(jìn)研究 34

3.1 小生境人工魚群算法 34

3.1.1 小生境技術(shù) 34

3.1.2 算法實(shí)現(xiàn) 36

3.1.3 算法的收斂性 36

3.1.4 仿真實(shí)驗(yàn)與分析 38

3.1.5 結(jié)論 40

3.2 自適應(yīng)人工魚群算法 40

3.2.1 參數(shù)自適應(yīng)機(jī)制 40

3.2.2 算法實(shí)現(xiàn) 42

3.2.3 仿真實(shí)驗(yàn)與分析 42

3.2.4 結(jié)論 44

3.3 基于種群分類的人工魚群算法 44

3.3.1 種群分類思想及設(shè)置 45

3.3.2 算法實(shí)現(xiàn) 46

3.3.3 仿真實(shí)驗(yàn)與分析 47

3.3.4 結(jié)論 50

3.4 混和反向?qū)W習(xí)人工魚群算法 50

3.4.1 反向?qū)W習(xí) 50

3.4.2 佳點(diǎn)集 51

3.4.3 人工魚群算法的改進(jìn)機(jī)制 51

3.4.4 仿真實(shí)驗(yàn)與分析 54

3.4.5 結(jié)論 59

3.5 精英競(jìng)爭(zhēng)人工魚群算法 59

3.5.1 基于動(dòng)態(tài)隨機(jī)搜索的精英訓(xùn)練 59

3.5.2 算法實(shí)現(xiàn) 60

3.5.3 仿真實(shí)驗(yàn)與分析 61

3.5.4 結(jié)論 67

3.6 隨機(jī)游走人工魚群算法 67

3.6.1 Lévy Flight機(jī)制 67

3.6.2 算法改進(jìn)思想 68

3.6.3 算法實(shí)現(xiàn) 69

3.6.4 仿真實(shí)驗(yàn)與分析 70

3.6.5 結(jié)論 72

3.7 混合群搜索人工魚群算法 73

3.7.1 標(biāo)準(zhǔn)群搜索優(yōu)化算法 73

3.7.2 群搜索優(yōu)化算法的改進(jìn) 75

3.7.3 混合群搜索人工魚群算法 77

3.7.4 仿真實(shí)驗(yàn)與分析 78

3.7.5 結(jié)論 81

3.8 本章小結(jié) 81

參考文獻(xiàn) 82

第4章 煙花爆炸優(yōu)化算法及改進(jìn) 83

4.1 煙花爆炸優(yōu)化算法 83

4.2 混沌煙花爆炸優(yōu)化算法 86

4.2.1 混沌搜索算法 86

4.2.2 算法實(shí)現(xiàn) 87

4.2.3 仿真實(shí)驗(yàn)與分析 87

4.2.4 結(jié)論 91

4.3 混合動(dòng)態(tài)搜索煙花爆炸優(yōu)化算法 91

4.3.1 算法實(shí)現(xiàn) 91

4.3.2 仿真實(shí)驗(yàn)與分析 92

4.3.3 結(jié)論 96

4.4 混合反向?qū)W習(xí)煙花爆炸優(yōu)化算法 96

4.4.1 精英反向?qū)W習(xí) 96

4.4.2 基于模擬退火機(jī)制的種群選擇 97

4.4.3 算法實(shí)現(xiàn) 97

4.4.4 仿真實(shí)驗(yàn)與分析 98

4.4.5 結(jié)論 102

4.5 隨機(jī)游走煙花爆炸優(yōu)化算法 102

4.5.1 基于隨機(jī)游走機(jī)制的變異算子 103

4.5.2 基于Boltzmann 子個(gè)體選擇 103

4.5.3 算法實(shí)現(xiàn) 104

4.5.4 仿真實(shí)驗(yàn)與分析 105

4.5.5 結(jié)論 109

4.6 本章小結(jié) 109

參考文獻(xiàn) 109

第5章 群體智能算法的應(yīng)用 110

5.1 物流配送中的車輛調(diào)度問題 110

5.1.1 問題的提出 110

5.1.2 組合優(yōu)化 111

5.1.3 車輛調(diào)度問題的數(shù)學(xué)模型 111

5.1.4 求解VRP的混合人工魚群遺傳算法 112

5.1.5 仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果 113

5.2 求解SVM反問題的差異演化算法 113

5.2.1 問題的提出 113

5.2.2 差異演化算法的設(shè)計(jì) 114

5.2.3 差異演化算法的改進(jìn) 114

5.2.4 仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果 116

5.3 求解聚類問題的人工魚群算法 118

5.3.1 聚類模型 118

5.3.2 算法的設(shè)計(jì) 119

5.3.3 算法實(shí)現(xiàn) 120

5.3.4 仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果 121

5.4 求解測(cè)試用例自動(dòng)化問題的人工魚群算法 123

5.4.1 路徑測(cè)試模型 123

5.4.2 混沌搜索 125

5.4.3 算法的設(shè)計(jì) 125

5.4.4 仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果 127

5.5 求解關(guān)聯(lián)規(guī)則挖掘的差異演化算法 129

5.5.1 規(guī)則挖掘 129

5.5.2 算法的設(shè)計(jì) 131

5.5.3 仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果 133

5.6 求解特征選擇的人工魚群算法 136

5.6.1 特征選擇 136

5.6.2 算法的設(shè)計(jì) 136

5.6.3 仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果 137

5.7 求解網(wǎng)絡(luò)安全態(tài)勢(shì)預(yù)測(cè)的人工魚群算法 139

5.7.1 網(wǎng)絡(luò)安全態(tài)勢(shì)預(yù)測(cè)模型 140

5.7.2 算法的設(shè)計(jì) 141

5.7.3 仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果 143

5.8 求解圖像邊緣檢測(cè)的遺傳算法 146

5.8.1 數(shù)字圖像邊緣 146

5.8.2 Sobel邊緣檢測(cè)算子 148

5.8.3 面向圖像邊緣檢測(cè)的遺傳算法 149

5.8.4 仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果 151

5.8.5 結(jié)論 155

5.9 本章小結(jié) 155

參考文獻(xiàn) 157

第6章 總結(jié)與展望 159 2100433B

群體系統(tǒng)是由大量相互作用的自主或半自主子系統(tǒng)通過網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)所構(gòu)成的復(fù)雜系統(tǒng)。移動(dòng)機(jī)器人群、傳感器網(wǎng)絡(luò)甚至社會(huì)網(wǎng)絡(luò)都是群體系統(tǒng)的典型實(shí)例。近年來，在世界范圍內(nèi)開展了群體系統(tǒng)理論與應(yīng)用方面的探索研究，并且取得了一系列重要成果，群體系統(tǒng)的協(xié)調(diào)控制是當(dāng)前群體系統(tǒng)研究的核心內(nèi)容?！度后w系統(tǒng)的協(xié)調(diào)控制理論及其應(yīng)用》在介紹該學(xué)術(shù)領(lǐng)域國(guó)內(nèi)外最新研究進(jìn)展的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)地闡述了群體系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制及其應(yīng)用的理論和方法。

本書面向智能信息處理研究的前沿領(lǐng)域，針對(duì)群體智能優(yōu)化算法及其應(yīng)用中的關(guān)鍵問題，系統(tǒng)地討論了新型群體智能優(yōu)化算法以及群體智能優(yōu)化算法在三維模型處理和可信軟件測(cè)試中的應(yīng)用，比較全面地反映了國(guó)內(nèi)外在三維模型智能處理和基于搜索的可信軟件測(cè)試領(lǐng)域的最新研究進(jìn)展。本書主要內(nèi)容包括經(jīng)典群體智能優(yōu)化算法、社會(huì)認(rèn)知優(yōu)化算法、自然社會(huì)認(rèn)知優(yōu)化算法、細(xì)菌群體趨藥性算法、混沌細(xì)菌群體趨藥算法、三維模型多特征提取、基于證據(jù)和區(qū)間數(shù)的智能三維模型融合匹配識(shí)別方法、基于群體智能的文物三維模型全局最優(yōu)匹配算法、基于群體智能的三維模型配準(zhǔn)算法、基于粒子群算法的測(cè)試數(shù)據(jù)生成及優(yōu)化、基于改進(jìn)粒子群優(yōu)化的測(cè)試用例擴(kuò)增方法和基于蟻群算法的組合測(cè)試數(shù)據(jù)生成與優(yōu)化。

前言

第1章緒論

第2章經(jīng)典群體智能算法

第3章社會(huì)認(rèn)知優(yōu)化算法

第4章新型社會(huì)認(rèn)知優(yōu)化算法

第5章細(xì)菌群體趨藥性算法及改進(jìn)

第6章三維碎片模型特征提取

第7章基于證據(jù)和區(qū)間數(shù)的多特征智能融合識(shí)別方法

第8章基于離散自然社會(huì)認(rèn)知優(yōu)化算法的全局最優(yōu)匹配

第9章基于顯著特征的智能配準(zhǔn)算法

第10章基于粒子群算法的測(cè)試數(shù)據(jù)的生成及優(yōu)化

第11章基于進(jìn)化算法的測(cè)試數(shù)據(jù)生成

第12章基于自適應(yīng)粒子群算法的測(cè)試數(shù)據(jù)擴(kuò)增方法

第13章基于蟻群算法的組合測(cè)試用例的生成與優(yōu)化

第14章總結(jié)與展望 2100433B