PSO粒子群算法

PSO通过最优化算法来自动进行参数搜索。

算法基本原理:

将鸟群觅食行为、算法原理和融合策略参数搜索对应,如下图:

鸟群觅食 粒子群算法 融合策略参数搜索
粒子 参数组
森林 求解空间 参数空间
食物的量 目标函数值 优化目标值
每只鸟所处位置 空间中的一个解(粒子位置) 参数空间中的一组参数
食物量最多的位置 全局最优解 最优参数组

PSO算法适用性分析:
PSO算法是一种随机的、并行的优化算法。

优点:

不要求被优化函数具有可微、可导、连续等性质,收敛速度较快,算法简单,容易编程实现。

粒子群算法也是多目标搜索,有利于得到多目标意义下的最优解,可以并行的探索多个非劣解,也探索到多个pareto解。(也就是可以同时处理受多个因素影响的问题)

缺点:

(1)对于有多个局部极值点的函数,容易陷入到局部极值点中,得不到正确的结果。造成这种现象的原因有两种,其一是由于待优化函数的性质;其二是由于微粒群算法中微粒的多样性迅速消失,造成早熟收敛。这两个因素通常密不可分地纠缠在一起。

(2)由于缺乏精密搜索方法的配合,PSO算法往往不能得到精确的结果。造成这种问题的原因是PSO算法并没有很充分地利用计算过程中获得的信息,在每一步迭代中,仅仅利用了群体最优和个体最优的信息。

(3)PSO算法虽然提供了全局搜索的可能,但是并不能保证收敛到全局最优点上。

(4)PSO算法是一种启发式的仿生优化算法,当前还没有严格的理论基础,仅仅是通过对某种群体搜索现象的简化模拟而设计的,但并没有从原理上说明这种算法为什么有效,以及它适用的范围。

综上,PSO算法一般适用于一类高维的、存在多个局部极值点而并不需要得到很高精度解的优化问题。

参考:
https://zhuanlan.zhihu.com/p/346355572

http://pbking1.github.io/blog/2014/04/07/something-about-pso-algorithm/

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