领导者黏菌算法LSMA(学习笔记_12)

1.理论分析

1.SMA
  • SMA中种群个体的更新:依赖于最佳候选解(Xbest)另外两个随机候选解(Xr1和Xr2)。
  • SMA算法摘要
2.改进过程
  • 当两个随机黏菌候选解远离搜索空间时,随机化可能需要更长的时间才能到达最佳候选解。
  • 受其他算法启发加入领导者机制:
    • GWO:利用3个迄今为止最好的候选解(α、β和γ)来更新狼的搜索位置。
    • EO:利用4种迄今为止最好的候选者作为平衡候选对象来达到平衡状态。
  • 提出领导者黏菌算法LSMA
3.LSMA
  • LSMA中种群个体的更新:将三个迄今为止最好的候选解作为领导者,与随机的两个黏菌(Xr1和Xr2)进行融合。

  • 其中,全局最佳浓度命名为leader1(L1),第二和第三最佳浓度分别命名为leader2(L2)和leader3(L3)。

  • 这种模型使得算法比以前更有效的在开发和探索之间权衡,从而获取最优解。

  • LSMA中第t+1次迭代中第 i 个黏菌的新的更新规则建模为:
    领导者黏菌算法LSMA(学习笔记_12)_第1张图片

2.LSMA伪代码

领导者黏菌算法LSMA(学习笔记_12)_第2张图片

3.仿真实验

  • 为了更好的验证 LSMA 算法性能,选取了 4 种算法进行对比:SMA、HSMAAOA、GWO、WOA(论文中包括HHO、EO,但由于笔者还没有学习HHO、EO,故暂不加入实验,加入另一种SMA的改进算法HSMAAOA(HSMAAOA算法摘要)),这些算法被证实具有良好的寻优性能。为了更准确的验证所提算法与对比算法的优劣性,设定种群规模 N=30,维度 D=30,最大迭代次数 500 次,各算法独立运行 30 次。

  • 选取最优值、最差值、平均值与标准差作为评价指标。其中,平均值与标准差越小,则证明算法的性能越佳。

  • 以文献中F1、F4(30维/单峰函数)、F11、F12(30维/多峰函数)、F21(4维/固定维多峰函数)为例,结果显示如下:

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  • 领导者黏菌算法LSMA(学习笔记_12)_第9张图片

  • 总结:LSMA在收敛速度、收敛精度、鲁棒性方面较对比算法有较大提升,但其优化效果较HSMAAOA算法较弱。

4.参考文献

Naik M K,Panda R,Abraham A. Normalized square difference based multilevel thresholding technique for multispectral images using leader slime mould algorith[J/OL]. Journal of King Saud University- Computer and Information Sciences.[2020-11-5]. https: / /doi. org /10. 1016 /j. jksuci. 2020. 10. 30.html.

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