【智能算法】蝠鲼觅食优化算法(MRFO)原理及实现

在这里插入图片描述

目录

    • 1.背景
    • 2.算法原理
      • 2.1算法思想
      • 2.2算法过程
    • 3.代码实现
    • 4.参考文献


1.背景

2017年,Zhao等人受到蝠鲼自然捕食行为启发,提出了蝠鲼觅食优化算法(Manta Ray Foraging Optimization,MRFO)。

2.算法原理

2.1算法思想

MRFO模拟了蝠鲼在海洋中的觅食过程,提出了三种捕食策略链式觅食-螺旋觅食-翻滚觅食

2.2算法过程

链式觅食
蝠鲼可以观察到浮游生物的位置并朝它游去,在一个位置上浮游生物的浓度越高,位置越好(适应度函数)。蝠鲼排成一列,形成觅食链,除了第一个个体外,其他个体不仅朝着食物游去,还朝着它前面的个体游去。在每次迭代中,每个个体都会根据迄今为止找到的最佳解决方案和它前面的解决方案进行更新。
在这里插入图片描述

x i d ( t + 1 ) = { x i d ( t ) + r ⋅ ( x b e s t d ( t ) − x i d ( t ) ) + α ⋅ ( x b e s t d ( t ) − x i d ( t ) ) i = 1 x i d ( t ) + r ⋅ ( x i − 1 d ( t ) − x i d ( t ) ) + α ⋅ ( x b e s t d ( t ) − x i d ( t ) ) i = 2 , … , N x_i^d(t+1)=\begin{cases}x_i^d(t)+r\cdot(x_{best}^d(t)-x_i^d(t))+\alpha\cdot(x_{best}^d(t)-x_i^d(t))&i=1\\x_i^d(t)+r\cdot(x_{i-1}^d(t)-x_i^d(t))+\alpha\cdot(x_{best}^d(t)-x_i^d(t))&i=2,\ldots,N\end{cases} xid(t+1)={xid(t)+r(xbestd(t)xid(t))+α(xbestd(t)xid(t))xid(t)+r(xi1d(t)xid(t))+α(xbestd(t)xid(t))i=1i=2,,N
a a a为控制因子,表述为:
α = 2 ⋅ r ⋅ ∣ l o g ( r ) ∣ \alpha=2\cdot r\cdot\sqrt{|log(r)|} α=2rlog(r)
螺旋觅食
当一群蝠鲼在深水中发现一片浮游生物时,它们会组成一条长长的觅食链,并以螺旋形式向食物游去。(类似于鲸鱼算法(WOA)捕食策略)
在这里插入图片描述

t / T > r a n d 时 t/T>rand时 t/T>rand,此时进行全局探索:
x i d ( t + 1 ) = { x b e s t d + r ⋅ ( x b e s t d ( t ) − x i d ( t ) ) + β ⋅ ( x b e s t d ( t ) − x i d ( t ) ) i = 1 x b e s t d + r ⋅ ( x i − 1 d ( t ) − x i d ( t ) ) + β ⋅ ( x b e s t d ( t ) − x i d ( t ) ) i = 2 , … , N x_i^d(t+1)=\begin{cases}x_{best}^d+r\cdot(x_{best}^d(t)-x_i^d(t))+\beta\cdot(x_{best}^d(t)-x_i^d(t))&i=1\\x_{best}^d+r\cdot(x_{i-1}^d(t)-x_i^d(t))+\beta\cdot(x_{best}^d(t)-x_i^d(t))&i=2,\dots,N\end{cases} xid(t+1)={xbestd+r(xbestd(t)xid(t))+β(xbestd(t)xid(t))xbestd+r(xi1d(t)xid(t))+β(xbestd(t)xid(t))i=1i=2,,N
t / T ≥ r a n d 时 t/T \ge rand时 t/Trand,此时进行局部探索:
x i d ( t + 1 ) = { x r a n d d + r ⋅ ( x r a n d d − x i d ( t ) ) + β ⋅ ( x r a n d d − x i d ( t ) ) i = 1 x r a n d d + r ⋅ ( x i − 1 d ( t ) − x i d ( t ) ) + β ⋅ ( x r a n d d − x i d ( t ) ) i = 2 , … , N \left.x_{i}^{d}(t+1)=\left\{\begin{array}{ll}{{x_{rand}^{d}+r\cdot(x_{rand}^{d}-x_{i}^{d}(t))+\beta\cdot(x_{rand}^{d}-x_{i}^{d}(t))}}&{i=1}\\{{x_{rand}^{d}+r\cdot(x_{i-1}^{d}(t)-x_{i}^{d}(t))+\beta\cdot(x_{rand}^{d}-x_{i}^{d}(t))}}&{i=2,\ldots,N}\end{array}\right.\right. xid(t+1)={xrandd+r(xranddxid(t))+β(xranddxid(t))xrandd+r(xi1d(t)xid(t))+β(xranddxid(t))i=1i=2,,N
β \beta β为控制因子,表述为:
β = 2 e r 1 T − t + 1 T ⋅ sin ⁡ ( 2 π r 1 ) \beta=2e^{r_1\frac{T-t+1}T}\cdot\sin(2\pi r_1) β=2er1TTt+1sin(2πr1)
翻滚觅食
在这种行为中,食物的位置被视为一个中心点。每个个体倾向于在中心点周围来回游动,并翻滚到一个新的位置。
在这里插入图片描述

x i d ( t + 1 ) = x i d ( t ) + S ⋅ ( r 2 ⋅ x b e s t d − r 3 ⋅ x i d ( t ) ) , i = 1 , … , N x_i^d(t+1)=x_i^d(t)+S\cdot(r_2\cdot x_{best}^d-r_3\cdot x_i^d(t)),i=1,\ldots,N xid(t+1)=xid(t)+S(r2xbestdr3xid(t)),i=1,,N
伪代码
在这里插入图片描述

3.代码实现

% 蝠鲼觅食优化算法
function [Best_pos, Best_fitness, Iter_curve, History_pos, History_best] = MRFO(pop, maxIter,lb,ub,dim,fobj)
%input
%pop 种群数量
%dim 问题维数
%ub 变量上边界
%lb 变量下边界
%fobj 适应度函数
%maxIter 最大迭代次数
%output
%Best_pos 最优位置
%Best_fitness 最优适应度值
%Iter_curve 每代最优适应度值
%History_pos 每代种群位置
%History_best 每代最优个体位置
%% 初始化种群
PopPos = zeros(pop, dim);
for i = 1:dimPopPos(:,i) = lb(i) + (ub(i) - lb(i)) * rand(pop, 1);
end
%% 计算适应度
PopFit = zeros(1, pop);
for i=1:popPopFit(i)=fobj(PopPos(i,:));
end
%% 记录
[MinFitness, MinIdx] = sort(PopFit);
Best_pos = PopPos(MinIdx(1),:);
Best_fitness = MinFitness(1);
%% 迭代
for It = 1:maxIter  Coef = It / maxIter;     if rand<0.5r1=rand;                         Beta=2*exp(r1*((maxIter-It+1)/maxIter))*(sin(2*pi*r1));    if  Coef > rand                                                      newPopPos(1,:)=Best_pos+rand(1,dim).*(Best_pos-PopPos(1,:))+Beta*(Best_pos-PopPos(1,:)); %Equation (4)elseIndivRand=rand(1,dim).*(ub-lb)+lb;                                newPopPos(1,:)=IndivRand+rand(1,dim).*(IndivRand-PopPos(1,:))+Beta*(IndivRand-PopPos(1,:)); %Equation (7)         end              else Alpha=2*rand(1,dim).*(-log(rand(1,dim))).^0.5;           newPopPos(1,:)=PopPos(1,:)+rand(1,dim).*(Best_pos-PopPos(1,:))+Alpha.*(Best_pos-PopPos(1,:)); %Equation (1)endfor i=2:popif rand<0.5r1=rand;                         Beta=2*exp(r1*((maxIter-It+1)/maxIter))*(sin(2*pi*r1));    if  Coef>rand                                                      newPopPos(i,:)=Best_pos+rand(1,dim).*(PopPos(i-1,:)-PopPos(i,:))+Beta*(Best_pos-PopPos(i,:)); %Equation (4)elseIndivRand=rand(1,dim).*(ub-lb)+lb;                                newPopPos(i,:)=IndivRand+rand(1,dim).*(PopPos(i-1,:)-PopPos(i,:))+Beta*(IndivRand-PopPos(i,:));  %Equation (7)       end              elseAlpha=2*rand(1,dim).*(-log(rand(1,dim))).^0.5;           newPopPos(i,:)=PopPos(i,:)+rand(1,dim).*(PopPos(i-1,:)-PopPos(i,:))+Alpha.*(Best_pos-PopPos(i,:)); %Equation (1)end         endfor i=1:pop% 边界检查H_ub=newPopPos(i,:)>ub;H_lb=newPopPos(i,:)<lb;newPopPos(i,:)=(newPopPos(i,:).*(~(H_ub+H_lb)))+ub.*H_ub+lb.*H_lb;  newPopFit(i)=fobj(newPopPos(i,:));    if newPopFit(i)<PopFit(i)PopFit(i)=newPopFit(i);PopPos(i,:)=newPopPos(i,:);endendS=2;for i=1:pop           newPopPos(i,:)=PopPos(i,:)+S*(rand*Best_pos-rand*PopPos(i,:)); %Equation (8)endfor i=1:pop% 边界检查H_ub=newPopPos(i,:)>ub;H_lb=newPopPos(i,:)<lb;newPopPos(i,:)=(newPopPos(i,:).*(~(H_ub+H_lb)))+ub.*H_ub+lb.*H_lb;  newPopFit(i)=fobj(newPopPos(i,:));    if newPopFit(i)<PopFit(i)PopFit(i)=newPopFit(i);PopPos(i,:)=newPopPos(i,:);endendfor i=1:popif PopFit(i)<Best_fitnessBest_fitness=PopFit(i);Best_pos=PopPos(i,:);            endendIter_curve(It)=Best_fitness;History_pos{It} = PopPos;History_best{It} = Best_pos;
end
end

在这里插入图片描述

4.参考文献

[1] Zhao W, Zhang Z, Wang L. Manta ray foraging optimization: An effective bio-inspired optimizer for engineering applications[J]. Engineering Applications of Artificial Intelligence, 2020, 87: 103300.

本文来自互联网用户投稿,该文观点仅代表作者本人,不代表本站立场。本站仅提供信息存储空间服务,不拥有所有权,不承担相关法律责任。如若转载,请注明出处:http://www.hqwc.cn/news/537039.html

如若内容造成侵权/违法违规/事实不符,请联系编程知识网进行投诉反馈email:809451989@qq.com,一经查实,立即删除!

相关文章

Llama-3公布基础训练设施,使用49000个H100

3月13日&#xff0c;社交、科技巨头Meta在官网公布了两个全新的24K H100 GPU集群&#xff08;49,152个&#xff09;&#xff0c;专门用于训练大模型Llama-3。 此外&#xff0c;Llama-3使用了RoCEv2网络&#xff0c;基于Tectonic/Hammerspace的NFS/FUSE网络存储&#xff0c;继续…

【vue在主页中点击主页面如何弹出一个指定某个页面的窗口】

【vue在主页中点击主页面跳转到某个页面的操作完整过程】 1.首先在主页面中加入一个卡槽用于展示弹出的窗口 代码如下&#xff1a; <el-dialog :visible.sync"dialogVisible1" :close-on-click-modal"false" :title"title" class"dial…

WordPress网站启用cloudflare的CDN加速后,网站出现多重定向无法访问

这是一个使用Hostease的Linux虚拟主机的客户反馈的问题&#xff0c;Hostease的虚拟主机使用的也是cPanel面板&#xff0c;客户使用的是cPanel的softaculous安装的WordPress&#xff0c;但是在安装完成后&#xff0c;并且解析了域名之后&#xff0c;发现网站无法访问&#xff0c…

激活函数Mish

paper&#xff1a;Mish: A Self Regularized Non-Monotonic Activation Function official implementation&#xff1a;https://github.com/digantamisra98/Mish 背景 在早期文献中&#xff0c;Sigmoid和TanH激活函数被广泛使用&#xff0c;随后在深度神经网络中失效。相比于…

C# 打开文件对话框(OpenFileDialog)

OpenFileDialog&#xff1a;可以打开指定后缀名的文件&#xff0c;既能单个打开文件也能批量打开文件 /// <summary>/// 批量打开文档/// 引用&#xff1a;System.Window.Fomrs.OpenFileDialog/// </summary>public void OpenFile(){OpenFileDialog dialog new Op…

Linux中文件和目录管理

目录 1——一次建立一个或多个目录&#xff1a;mkdir ​2——创建一个空文件&#xff1a;touch 3——移动和重命名&#xff1a;mv 4——复制文件和目录&#xff1a;cp 5—— 删除目录和文件&#xff1a;rmdir和rm 在学习文件与目录的管理的一些命令之前&#xff0c;我们先…

JMeter使用记录

文章目录 概述从0创建一个测试场景线程组配置元件CSV Data Set ConfigHTTP信息头管理器HTTP Cookie管理器HTTP请求默认值 逻辑控制器简单控制器IF控制器循环控制器while控制器 取样器HTTP取样 前置/后置处理器BeanShell处理器JSR223处理器 监听器查看结果树聚合报告汇总报告 概…

[java入门到精通] 20 反射精讲

复习 1.索引&#xff1a;主要是提高查询性能。 2.索引分类&#xff1a;主键索引 唯一索引 普通索引 组合索引 全文索引 hash索引 3.索引底层数据结构是btree.非叶子结点是由&#xff1a;索引指针域 叶子结点&#xff1a;索引数据(数据地址)&#xff0c;是双链表 4.jdbc:java…

备考2025年AMC8竞赛:吃透2000-2024年600道真题(免费赠送真题)

我们继续来随机看五道AMC8的真题和解析&#xff0c;根据实践经验&#xff0c;对于想了解或者加AMC8美国数学竞赛的孩子来说&#xff0c;吃透AMC8历年真题是备考最科学、最有效的方法之一。 即使不参加AMC8竞赛&#xff0c;吃透了历年真题600道和背后的知识体系&#xff0c;那么…

软考高级:系统工程方法(霍尔三维结构、切克兰德方法等)概念和例题

作者&#xff1a;明明如月学长&#xff0c; CSDN 博客专家&#xff0c;大厂高级 Java 工程师&#xff0c;《性能优化方法论》作者、《解锁大厂思维&#xff1a;剖析《阿里巴巴Java开发手册》》、《再学经典&#xff1a;《Effective Java》独家解析》专栏作者。 热门文章推荐&am…

网络学习:9个计算机的“网络层”知识点

目录 一、IP 地址 1.1 分类表示法&#xff1a; 1.1.1 分类表示地址的其他说明 1.2 无分类编址 CIDR 二、IP 数据报文格式 Q: IP 报文里有什么&#xff1f;可以不按顺序或者字节来讲一讲 三、 路由概念 3.1 路由表 3.2 路由网络匹配 3.3 ARP 解析 3.4 RARP 逆地址解析…

鸿蒙API9+axios封装一个通用工具类

使用方式&#xff1a; 打开Harmony第三方工具仓&#xff0c;找到axios&#xff0c;如图&#xff1a; 第三方工具仓网址&#xff1a;https://ohpm.openharmony.cn/#/cn/home 在你的项目执行命令&#xff1a;ohpm install ohos/axios 前提是你已经装好了ohpm &#xff0c;如果没…