智能優(yōu)化算法：動(dòng)物遷徙優(yōu)化算法

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摘要：動(dòng)物遷徙算法（Animal Migration Optimization喇澡，AMO）是李祥濤于2013年提出的一種用于求解優(yōu)化問(wèn)題的新型群智能優(yōu)化算法效诅。AMO算法突出優(yōu)點(diǎn)是可調(diào)參數(shù)少音诫，算法實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單且精度相對(duì)較高

1.算法原理

動(dòng)物遷徙行為是源于自然界中由于動(dòng)物覓食故河、繁殖乞娄、氣候等自然環(huán)境的變化而發(fā)生的自適應(yīng)生存遷徙行為钾怔，動(dòng)物的遷徙通常有一定的規(guī)律和路線却桶，如當(dāng)溫度降低境输、食物缺乏時(shí)，動(dòng)物就會(huì)往溫度適宜颖系、食物豐富的區(qū)域遷徙嗅剖，這是自然界動(dòng)物普遍存在的現(xiàn)象。同樣的鳥(niǎo)類(lèi)集晚、哺乳動(dòng)物窗悯、魚(yú)類(lèi)、爬行動(dòng)物偷拔、兩棲動(dòng)物蒋院、昆蟲(chóng)和甲殼類(lèi)動(dòng)物都會(huì)進(jìn)行遷徙，如北方的馴鹿冬季南移到能躲避大風(fēng)雪的針葉林帶莲绰，春季則北遷到食物豐富的苔原帶欺旧；非洲的角馬、斑馬等在雨季來(lái)臨時(shí)蛤签，遷往水草豐盛的地方辞友，當(dāng)雨季結(jié)束后，植物很快枯萎震肮，它們又返回到往常的棲息地称龙；白鶴、小編紋餘等多種餘類(lèi)戳晌，常跟隨作為它們食物的大魚(yú)群遷徙鲫尊；海巧、海狗等海獸類(lèi)動(dòng)物常有爬回到確定的生殖地點(diǎn)或冰塊上去繁殖的習(xí)性沦偎。概括起來(lái)疫向，動(dòng)物喜歡在食物豐富咳蔚，水源充足，氣候條件適宜的地區(qū)生存搔驼，隨著時(shí)間的推移谈火，食物減少、水分減少舌涨，氣候條件變化糯耍，生掙條件改變，不能滿足動(dòng)物生存需要時(shí)囊嘉，動(dòng)物種群便會(huì)遷往新的食物谍肤、水分豐富，氣候條件適宜的區(qū)域哗伯，動(dòng)物種群在遷徙的過(guò)程中，由于長(zhǎng)途艱難爬涉篷角，個(gè)別動(dòng)物會(huì)離開(kāi)遷徙種群體焊刹，在行進(jìn)的過(guò)程中也會(huì)有新的動(dòng)物加入到遷徙大軍中。

動(dòng)物遷徙算法是模擬上述動(dòng)物行為的優(yōu)化算法恳蹲，動(dòng)物遷徙算法主要分為種群遷徙過(guò)程和個(gè)體更新過(guò)程虐块。為了便于描述動(dòng)物遷徙優(yōu)化算法，首先做以下2個(gè)理想假設(shè)：

（1）動(dòng)物種群所處棲息地最優(yōu)的動(dòng)物個(gè)體將會(huì)保存到下一代嘉蕾。

（2）動(dòng)物種群在遷徙過(guò)程中贺奠，有的動(dòng)物會(huì)離開(kāi)種群，同時(shí)有新的動(dòng)物個(gè)體會(huì)加入種群错忱，假設(shè)動(dòng)物種群的規(guī)模是確定的儡率，動(dòng)物會(huì)依照概率Pa被新的個(gè)體所替代。

在遷徙過(guò)程中以清，算法模擬動(dòng)物群體從當(dāng)前所處棲息地域遷往新的所處棲息地域儿普。在這個(gè)過(guò)程中，每個(gè)個(gè)體應(yīng)當(dāng)服從以上2個(gè)準(zhǔn)則掷倔。在更新過(guò)程中眉孩，一些動(dòng)物離開(kāi)群體，一些動(dòng)物又加入到動(dòng)物群體勒葱。假定有一個(gè)全局最優(yōu)解和后續(xù)的個(gè)體浪汪，置維空間編碼向量表示一個(gè)個(gè)體，用最大值和最小值約束維向量凛虽；初始化種群大小為死遭，動(dòng)物個(gè)體可以表示為：

因此，第i個(gè)個(gè)體的第j個(gè)向量初始化涩维，可以表示為：

其中殃姓，rand是[0,1]之間的隨機(jī)數(shù)袁波。

圖1.環(huán)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

在動(dòng)物種群個(gè)體更新過(guò)程中羹令，一些個(gè)體離開(kāi)群體，同時(shí)一些個(gè)體又加入到群體中儡湾，假定群體的數(shù)量是恒定的特恬，舊的個(gè)體會(huì)被新的個(gè)體按照概率Pa所取代。通過(guò)個(gè)體的適應(yīng)度值來(lái)設(shè)置Pa徐钠，對(duì)于最好的適應(yīng)度值癌刽，Pa為1，對(duì)于最差的適應(yīng)度值尝丐，Pa為1/NP显拜。其位置更新公式如下：

其中隨機(jī)選取的整數(shù)，并且爹袁。當(dāng)產(chǎn)生新的后代解后远荠，會(huì)對(duì)和的適應(yīng)度進(jìn)行比較，如果新解更優(yōu)才被保存至下一代失息。

動(dòng)物遷徙算法的步驟如下：

step1：在搜索區(qū)域隨機(jī)產(chǎn)生種群譬淳，并對(duì)鄰居進(jìn)行編號(hào)档址。

step2：計(jì)算各點(diǎn)的適應(yīng)度，并記錄最優(yōu)值邻梆。

step3.動(dòng)物根據(jù)式（4）更新種群位置守伸。

step4.計(jì)算適應(yīng)度值，并記錄最優(yōu)值浦妄。

step5.個(gè)體更新尼摹，設(shè)置Pa，如果rand>Pa且更新后個(gè)體適應(yīng)度值比原來(lái)更優(yōu)剂娄，則更新個(gè)體否則不更新蠢涝。

step6.記錄最優(yōu)值。

step7.判斷是否滿足算法停止條件阅懦，如果滿足則輸出最優(yōu)解和二，否則重復(fù)step3-7。

2.實(shí)驗(yàn)結(jié)果

實(shí)驗(yàn)結(jié)果

3.參考文獻(xiàn)

[1]馬明智. 動(dòng)物遷徙算法及其應(yīng)用研究[D].廣西民族大學(xué),2015.

4.Matlab代碼

上述代碼耳胎，可在網(wǎng)盤(pán)清單里面找
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