灰狼优化算法MATLAB实现,包含种群初始化和29种基准函数测试

news2025/6/8 19:56:53

灰狼优化算法(Grey Wolf Optimizer, GWO)MATLAB实现,包含种群初始化和29种基准函数测试。代码包含详细注释和可视化模块:

%% 灰狼优化算法主程序 (GWO.m)
function GWO()
    clear; clc; close all;

    % 参数设置
    SearchAgents_no = 30;    % 狼群数量
    Max_iter = 100;          % 最大迭代次数
    lb = -100;               % 下界
    ub = 100;                % 上界
    dim = 30;                % 问题维度

    % 测试函数列表 (共29种)
    Functions = {@Sphere, @Rosenbrock, @Ackley, @Rastrigin, @Griewank, ...
                 @Schwefel, @Zakharov, @Step, @Quartic, @Rosenbrock_rotated, ...
                 @Alpine, @Schaffer, @SumSquares, @Himmelblau, @Kowalik, ...
                 @SixHumpCamel, @Branin, @Colville, @Hartman_3, @Hartman_6, ...
                 @Shekel_5, @Shekel_7, @Shekel_10, @Trecanni, @SumSquares_4, ...
                 @Zakharov_3, @Zakharov_4, @Zakharov_5};

    % 初始化结果存储
    Convergence_curve = zeros(Max_iter, length(Functions));
    Best_scores = zeros(1, length(Functions));

    % 对每个测试函数进行优化
    for func_idx = 1:length(Functions)
        % 获取测试函数信息
        [fobj, fmin, fmax, dim_info] = Functions{func_idx}(dim);
        
        % 显示测试信息
        fprintf('Testing Function: %s\n', func2str(Functions{func_idx}));
        fprintf('Search Agents: %d, Max_iter: %d, Dim: %d\n', SearchAgents_no, Max_iter, dim);

        % 运行GWO算法
        [Best_score, Con_curve] = GWO_Optimization(fobj, dim, SearchAgents_no, Max_iter, lb, ub);
        
        % 存储结果
        Best_scores(func_idx) = Best_score;
        Convergence_curve(:, func_idx) = Con_curve;
        
        % 绘制收敛曲线
        figure;
        plot(Con_curve, 'LineWidth', 2);
        xlabel('Iteration'); ylabel('Best score obtained so far');
        title([func2str(Functions{func_idx}) ' Convergence Curve']);
    end

    % 绘制盒图比较
    figure;
    boxplot(100*(Best_scores - fmin)./fmax); % 标准化结果
    title('Performance Comparison of GWO on 29 Benchmarks');
    xlabel('Test Function'); ylabel('Normalized Error');
    grid on;
end

%% 灰狼优化核心算法
function [Best_score, Con_curve] = GWO_Optimization(fobj, dim, SearchAgents_no, Max_iter, lb, ub)
    % 初始化种群
    Positions = initialization(SearchAgents_no, dim, ub, lb);
    Alpha_pos = zeros(1,dim);
    Alpha_score = inf;
    
    Beta_pos = zeros(1,dim);
    Beta_score = inf;
    
    Delta_pos = zeros(1,dim);
    Delta_score = inf;
    
    Con_curve = zeros(1,Max_iter);
    
    % 主循环
    for iter = 1:Max_iter
        a = 2 - iter * (2 / Max_iter); % 线性递减参数a
        
        % 更新每个搜索代理的位置
        for i = 1:size(Positions,1)
            % 边界处理
            Flag4ub = Positions(i,:) > ub;
            Flag4lb = Positions(i,:) < lb;
            Positions(i,:) = (Positions(i,:) .* ~(Flag4ub + Flag4lb)) + ub .* Flag4ub + lb .* Flag4lb;
            
            % 计算适应度
            fitness = fobj(Positions(i,:));
            
            % 更新Alpha, Beta, Delta
            if fitness < Alpha_score
                Alpha_score = fitness;
                Alpha_pos = Positions(i,:);
            end
            
            if fitness > Alpha_score && fitness < Beta_score
                Beta_score = fitness;
                Beta_pos = Positions(i,:);
            end
            
            if fitness > Alpha_score && fitness > Beta_score && fitness < Delta_score
                Delta_score = fitness;
                Delta_pos = Positions(i,:);
            end
        end
        
        % 更新收敛曲线
        Con_curve(iter) = Alpha_score;
        
        % 更新位置参数
        a2 = -1 + iter * (-1 / Max_iter);
        for i = 1:size(Positions,1)
            for j = 1:size(Positions,2)
                r1 = rand();
                r2 = rand();
                
                A1 = 2*a*r1 - a;
                C1 = 2*r2;
                
                D_alpha = abs(C1*Alpha_pos(j) - Positions(i,j));
                X1 = Alpha_pos(j) - A1*D_alpha;
                
                r1 = rand();
                r2 = rand();
                
                A2 = 2*a*r1 - a;
                C2 = 2*r2;
                
                D_beta = abs(C2*Beta_pos(j) - Positions(i,j));
                X2 = Beta_pos(j) - A2*D_beta;
                
                r1 = rand();
                r2 = rand();
                
                A3 = 2*a*r1 - a;
                C3 = 2*r2;
                
                D_delta = abs(C3*Delta_pos(j) - Positions(i,j));
                X3 = Delta_pos(j) - A3*D_delta;
                
                Positions(i,j) = (X1 + X2 + X3)/3;
            end
        end
        
        % 显示迭代信息
        disp(['Iteration ' num2str(iter) ', Best Fitness = ' num2str(Alpha_score)]);
    end
    
    Best_score = Alpha_score;
end

%% 种群初始化函数
function Positions = initialization(SearchAgents_no, dim, ub, lb)
    Boundary_no = size(ub, 2); % 边界数量
    
    % 每个变量的边界
    ub = ub(:);
    lb = lb(:);
    
    % 初始化位置矩阵
    Positions = zeros(SearchAgents_no, dim);
    
    % 每个维度使用不同的随机种子
    for i = 1:dim
        ub_i = ub(i);
        lb_i = lb(i);
        
        % 正态分布初始化
        Positions(:,i) = randn(SearchAgents_no,1) .* (ub_i - lb_i)/6 + (lb_i + ub_i)/2;
        
        % 边界处理
        Flag4ub = Positions(:,i) > ub_i;
        Flag4lb = Positions(:,i) < lb_i;
        Positions(:,i) = (Positions(:,i) .* ~(Flag4ub + Flag4lb)) + ub_i .* Flag4ub + lb_i .* Flag4lb;
    end
end

%% 基准函数定义 (部分示例)
function [fobj, fmin, fmax, dim_info] = Sphere(dim)
    fobj = @(x) sum(x.^2);
    fmin = 0; fmax = 1000;
    dim_info = 'Sphere';
end

function [fobj, fmin, fmax, dim_info] = Rastrigin(dim)
    fobj = @(x) 10*length(x) + sum(x.^2 - 10*cos(2*pi*x));
    fmin = 0; fmax = 1000;
    dim_info = 'Rastrigin';
end

% 其他27个基准函数的定义方式类似,此处省略...
% 需要完整实现29个测试函数(限于篇幅未全部展示)

%% 辅助函数
function name = func2str(f)
    name = func2str(f);
    name = strrep(name, '@(x)', '');
    name = strrep(name, 'dim', '');
end

主要特点:

  1. 完整测试函数集:包含29种经典CEC/IEEE测试函数(需补充完整)
  2. 可视化分析:
    • 每个函数的收敛曲线
    • 标准化后的性能盒图比较
  3. 参数自适应:
    • 自动边界处理
    • 线性递减参数a
  4. 多种初始化策略:
    • 正态分布初始化
    • 边界处理机制

参考 灰狼算法源代码,包括初始化灰狼种群,29种基准函数的测试

扩展建议:

  1. 添加更多测试函数(完整29种):
function [fobj, fmin, fmax, dim_info] = Ackley(dim)
    fobj = @(x) -20*exp(-0.2*sqrt(mean(x.^2)/dim)) - exp(mean(cos(2*pi*x))/dim) + 20 + exp(1);
    fmin = 0; fmax = 1000;
    dim_info = 'Ackley';
end

function [fobj, fmin, fmax, dim_info] = Griewank(dim)
    fobj = @(x) sum(x.^2)/4000 - prod(cos(x./sqrt(1:dim))) + 1;
    fmin = 0; fmax = 1000;
    dim_info = 'Griewank';
end
  1. 性能优化选项:
% 在GWO_Optimization函数中添加:
Display = 'iter'; % 可选参数:'iter', 'final', 'none'
  1. 并行计算支持:
% 在主程序中添加:
if isempty(gcp('nocreate'))
    parpool; % 启动并行池
end
parfor func_idx = 1:length(Functions) % 并行测试

使用方法:

  1. 将所有函数保存为单独的.m文件(或整合到一个文件中)
  2. 运行主程序GWO.m
  3. 查看生成的收敛曲线和性能比较图

注意事项:

  1. 需要MATLAB R2018b及以上版本
  2. 部分复杂函数可能需要更长的运行时间
  3. 可以通过调整SearchAgents_no和Max_iter参数平衡精度与速度

完整代码需要包含全部29个基准函数的实现,这里仅展示部分作为示例。实际应用中建议从权威来源获取完整的测试函数集合。

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.coloradmin.cn/o/2404503.html

如若内容造成侵权/违法违规/事实不符,请联系多彩编程网进行投诉反馈,一经查实,立即删除!

相关文章

PDF图片和表格等信息提取开源项目

文章目录 综合性工具专门的表格提取工具经典工具 综合性工具 PDF-Extract-Kit - opendatalab开发的综合工具包&#xff0c;包含布局检测、公式检测、公式识别和OCR功能 仓库&#xff1a;opendatalab/PDF-Extract-Kit特点&#xff1a;功能全面&#xff0c;包含表格内容提取的S…

《Progressive Transformers for End-to-End Sign Language Production》复现报告

摘要 本文复现了《Progressive Transformers for End-to-End Sign Language Production》一文中的核心模型结构。该论文提出了一种端到端的手语生成方法&#xff0c;能够将自然语言文本映射为连续的 3D 骨架序列&#xff0c;并引入 Counter Decoding 实现动态序列长度控制。我…

计算机视觉——相机标定

计算机视觉——相机标定 一、像素坐标系、图像坐标系、相机坐标系、世界坐标系二、坐标系变换图像坐标系 → 像素坐标系相机坐标系 → 图像坐标系世界坐标系 → 相机坐标系 ⋆ \star ⋆ 世界坐标系 → 像素坐标系 三、相机标定 一、像素坐标系、图像坐标系、相机坐标系、世界坐…

C语言中的数据类型(二)--结构体

在之前我们已经探讨了C语言中的自定义数据类型和数组&#xff0c;链接如下&#xff1a;C语言中的数据类型&#xff08;上&#xff09;_c语言数据类型-CSDN博客 目录 一、结构体的声明 二、结构体变量的定义和初始化 三、结构体成员的访问 3.1 结构体成员的直接访问 3.2 结…

C++11:原子操作与内存顺序:从理论到实践的无锁并发实现

文章目录 0.简介1.并发编程需要保证的特性2.原子操作2.1 原子操作的特性 3.内存顺序3.1 顺序一致性3.2 释放-获取&#xff08;Release-Acquire)3.3 宽松顺序&#xff08;Relaxed)3.4 内存顺序 4.无锁并发5. 使用建议 0.简介 在并发编程中&#xff0c;原子性、可见性和有序性是…

动力电池点焊机:驱动电池焊接高效与可靠的核心力量|比斯特自动化

在新能源汽车与储能设备需求激增的背景下&#xff0c;动力电池的制造工艺直接影响产品性能与安全性。作为电芯与极耳连接的核心设备&#xff0c;点焊机如何平衡效率、精度与可靠性&#xff0c;成为电池企业关注的重点。 动力电池点焊机的核心功能是确保电芯与极耳的稳固连接。…

【MySQL】10.事务管理

1. 事务的引入 首先我们需要知道CURD操作不加控制会产生什么问题&#xff1a; 为了解决上面的问题&#xff0c;CURD需要满足如下条件&#xff1a; 2. 事务的概念 事务就是一组DML语句组成&#xff0c;这些语句在逻辑上存在相关性&#xff0c;这一组DML语句要么全部成功&…

Bugku-CTF-Web安全最佳刷题路线

曾经的我也是CTF六项全能&#xff0c;Web安全&#xff0c;密码学&#xff0c;杂项&#xff0c;Pwn&#xff0c;逆向&#xff0c;安卓样样都会。明明感觉这样很酷&#xff0c;却为何还是沦为社畜。Bugku-CTF-Web安全最佳刷题路线&#xff0c;我已经整理好了&#xff0c;干就完了…

IT学习方法与资料分享

一、编程语言与核心技能&#xff1a;构建技术地基 1. 入门首选&#xff1a;Python 与 JavaScript Python&#xff1a;作为 AI 与数据科学的基石&#xff0c;可快速构建数据分析与自动化脚本开发能力。 JavaScript&#xff1a;Web 开发的核心语言&#xff0c;可系统掌握 React/V…

jenkins gerrit-trigger插件配置

插件gerrit-trigger下载好之后要在Manage Jenkins -->Gerrit Trigger-->New Server 中新增Gerrit Servers 配置好保存后点击“状态”查看是否正常

数论总结,(模版与题解)

数论 欧拉函数X质数&#xff08;线性筛与二进制枚举&#xff09;求解组合数欧拉降幂&#xff08;乘积幂次&#xff09;乘法逆元最小质因子之和模版 欧拉函数 欧拉函数的定义就是小于等于n的数里有f(n)个数与n互质&#xff0c;下面是求欧拉函数的模版。 package com.js.datas…

EasyRTC嵌入式音视频通信SDK助力物联网/视频物联网音视频打造全场景应用

一、方案概述​ 随着物联网技术的飞速发展&#xff0c;视频物联网在各行业的应用日益广泛。实时音视频通信技术作为视频物联网的核心支撑&#xff0c;其性能直接影响着系统的交互体验和信息传递效率。EasyRTC作为一款成熟的音视频框架&#xff0c;具备低延迟、高画质、跨平台等…

1-2 Linux-虚拟机(2025.6.7学习篇- win版本)

1、虚拟机 学习Linux系统&#xff0c;就需要有一个可用的Linux系统。 如何获得&#xff1f;将自己的电脑重装系统为Linux&#xff1f; NoNo。这不现实&#xff0c;因为Linux系统并不适合日常办公使用。 我们需要借助虚拟机来获得可用的Linux系统环境进行学习。 借助虚拟化技术&…

Deepseek基座:Deepseek-v2核心内容解析

DeepSeek原创文章1 DeepSeek-v3&#xff1a;基于MLA的高效kv缓存压缩与位置编码优化技术 2 Deepseek基座&#xff1a;DeepSeek LLM核心内容解析 3 Deepseek基座&#xff1a;Deepseek MOE核心内容解析 4 Deepseek基座&#xff1a;Deepseek-v2核心内容解析 5Deepseek基座&#xf…

2025主流智能体Agent终极指南:Manus、OpenManus、MetaGPT、AutoGPT与CrewAI深度横评

当你的手机助手突然提醒"明天会议要带投影仪转接头"&#xff0c;或是电商客服自动生成售后方案时&#xff0c;背后都是**智能体(Agent)**在悄悄打工。这个AI界的"瑞士军刀"具备三大核心特征&#xff1a; 自主决策能力&#xff1a;像老司机一样根据路况实时…

家政小程序开发——AI+IoT技术融合,打造“智慧家政”新物种

基于用户历史订单&#xff08;如“每周一次保洁”&#xff09;、设备状态&#xff08;如智能门锁记录的清洁频率&#xff09;&#xff0c;自动生成服务计划。 结合天气数据&#xff08;如“雨天推荐玻璃清洁”&#xff09;&#xff0c;动态推送服务套餐。 IoT设备联动&#x…

Keil开发STM32生成hex文件/bin文件

生成hex文件生成bin文件 STM32工程的hex文件和bin文件都可以通过Keil直接配置生成 生成hex文件 工程中点击魔术棒&#xff0c;在 Output 中勾选 Create HEX File 选项&#xff0c;OK保存工程配置 编译工程通过后可以看到编译输出窗口有创建hex文件的提示 默认可以在Output文…

PDF 转 Markdown

本地可部署的模型 Marker Marker 快速准确地将文档转换为 markdown、JSON 和 HTML。 转换所有语言的 PDF、图像、PPTX、DOCX、XLSX、HTML、EPUB 文件在给定 JSON 架构 &#xff08;beta&#xff09; 的情况下进行结构化提取设置表格、表单、方程式、内联数学、链接、引用和代…

北大开源音频编辑模型PlayDiffusion,可实现音频局部编辑,比传统 AR 模型的效率高出 50 倍!

北大开源了一个音频编辑模型PlayDiffusion&#xff0c;可以实现类似图片修复(inpaint)的局部编辑功能 - 只需修改音频中的特定片段&#xff0c;而无需重新生成整段音频。此外&#xff0c;它还是一个高性能的 TTS 系统&#xff0c;比传统 AR 模型的效率高出 50 倍。 自回归 Tra…

蒲公英盒子连接问题debug

1、 现象描述 2、问题解决 上图为整体架构图&#xff0c;其中左边一套硬件设备是放在机房&#xff0c;右边是放在办公室。左边的局域网连接了可以访问外网的路由器&#xff0c;利用蒲公英作为旁路路由将局域网暴露在外网环境下。 我需要通过蒲公英作为旁路路由来进行远程访问&…