?? pso.h

?? 一個(gè)很好的學(xué)習(xí)粒子群算法的例子。（劉康C++版本）程序介紹：模擬一群鳥(niǎo)捕食的情景
?? H
字號(hào):
//PSO頭文件PSO.hpp如下:
//Header __PSO_H
//Purpose Provide a class for particle swarm optimization
//Platform Visual C++ 7.0
//Date 2002.4.29
//Author Liu Kang

//群微粒算法：本算法用群微粒算法求目標(biāo)函數(shù)的最大值
//本算法使用步驟
// （1）派生自己的群微粒類，類中必須定義double GetFit(PARTICLE&)方法，用來(lái)計(jì)算每個(gè)微粒的適合度
// （2）生成派生類實(shí)例，并在構(gòu)造函數(shù)中指明微粒坐標(biāo)維數(shù)和群體個(gè)數(shù)
// （2）設(shè)置微粒坐標(biāo)上界數(shù)組和下界數(shù)組，并用SetXup與SetXdown設(shè)置微粒坐標(biāo)上下界
// （3）用SetVmax方法設(shè)置微粒最大速度
// （4）設(shè)置可選參數(shù)：C1，C2，W和通訊函數(shù)
// （5）采用Run方法進(jìn)行優(yōu)化運(yùn)算，優(yōu)化后用GetBest方法獲得最優(yōu)個(gè)體適合度和坐標(biāo)

#ifndef __PSO_H
#define __PSO_H

//微粒類
class PARTICLE
{
public:
	double *X;		//微粒的坐標(biāo)數(shù)組
	double *V;		//微粒的速度數(shù)組
	double *XBest;	//微粒的最好位置數(shù)組
	int Dim;		//微粒的維數(shù)
	double Fit;		//微粒適合度
	double FitBest; //微粒最好位置適合度

	//構(gòu)造函數(shù)
	PARTICLE(); //空構(gòu)造函數(shù)
	PARTICLE(int n); //維數(shù)為參數(shù)的構(gòu)造函數(shù)
	//析構(gòu)函數(shù)
	~PARTICLE();

	void SetDim(int d); //設(shè)置微粒的維數(shù)
};

//定義群粒子類
class PSO
{
protected:
	PARTICLE *Particle; //微粒群數(shù)組
	int PNum;			//微粒個(gè)數(shù)
	int GBestIndex;		//最好微粒索引
	double W;			//慣性權(quán)重
	double C1;			//加速度系數(shù)1
	double C2;			//加速度系數(shù)2
	double *Xup;		//微粒坐標(biāo)上界數(shù)組
	double *Xdown;		//微粒坐標(biāo)下界數(shù)組
	double *Vmax;		//微粒最大速度數(shù)組

	void Initialize();	//初始化群體
	void CalFit();		//計(jì)算全體適合度
	virtual void ParticleFly(); //微粒飛翔，產(chǎn)生新一代微粒
	//通訊函數(shù)，返回值為false時(shí)，系統(tǒng)停止優(yōu)化
	bool (*Com)(double,		//最優(yōu)微粒適合度
				double*,	//最優(yōu)微粒坐標(biāo)數(shù)組
				double**,	//所有微粒坐標(biāo)指針數(shù)組
				int);		//當(dāng)前最優(yōu)微粒索引
public:
	//構(gòu)造函數(shù)
	PSO(); //空構(gòu)造函數(shù)
	PSO(int dim, //微粒維數(shù)
		int num); //微粒個(gè)數(shù)
	//析構(gòu)函數(shù)
	~PSO();

	void SetXup(double*);	//設(shè)置微粒坐標(biāo)上界
	void SetXdown(double*); //設(shè)置微粒坐標(biāo)下界
	void SetVmax(double*);	//設(shè)置微粒最大速度，以數(shù)組為參數(shù)
	void SetVmax(double);	//設(shè)置微粒最大速度，以上下界百分比為參數(shù)
	void SetW(double w){W=w;}; //設(shè)置權(quán)重
	void SetC1(double c){C1=c;};//設(shè)置C1
	void SetC2(double c){C2=c;};//設(shè)置C2
	void SetCom(void *p){Com=(bool(*)(double,double*,double**,int))p;};//設(shè)置通訊函數(shù)

	//計(jì)算特定微粒坐標(biāo)所對(duì)應(yīng)適合度，必須由派生的實(shí)際PSO類定義，以便計(jì)算適合度
	virtual double GetFit(PARTICLE&)=0;

	//運(yùn)行類進(jìn)行優(yōu)化
	PARTICLE& Run(int max);		//按最多次數(shù)限制運(yùn)行PSO
	PARTICLE& Run(double fit);	//按最佳適合度目標(biāo)運(yùn)行PSO
	double GetBest(double*);	//獲得最優(yōu)微粒適合度和坐標(biāo)
};

#endif

//PSO源文件PSO.CPP如下:
//Header __PSO_H
//Purpose Provide a class for particle swarm optimization
//Platform Visual C++ 7.0
//Date 2002.4.29
//Author Liu Kang

//群微粒算法：本算法涌群微粒算法求目標(biāo)函數(shù)的最大值
//本算法使用步驟
// （1）派生自己的群微粒類，類中必須定義double GetFit(PARTICLE&)方法，用來(lái)計(jì)算每個(gè)微粒的適合度
// （2）生成派生類實(shí)例，并在構(gòu)造函數(shù)中指明微粒坐標(biāo)維數(shù)和群體個(gè)數(shù)
// （2）設(shè)置微粒坐標(biāo)上界數(shù)組和下界數(shù)組，并用SetXup與SetXdown設(shè)置微粒坐標(biāo)上下界
// （3）用SetVmax方法設(shè)置微粒最大速度
// （4）設(shè)置可選參數(shù)：C1，C2，W和通訊函數(shù)
// （5）采用Run方法進(jìn)行優(yōu)化運(yùn)算，優(yōu)化后用GetBest方法獲得最優(yōu)個(gè)體適合度和坐標(biāo)

#include <stdlib.h>
#include <time.h>
#include <math.h>
//#include "PSO.H"

//微粒構(gòu)造函數(shù)
PARTICLE::PARTICLE() //空構(gòu)造函數(shù)
{
	X = 0; V = 0; XBest = 0; Dim = 0;
}
PARTICLE::PARTICLE(int n) //維數(shù)為參數(shù)的構(gòu)造函數(shù)
{
	Dim = n;
	X = new double[Dim];
	V = new double[Dim];
	XBest = new double[Dim];
}

//微粒析構(gòu)函數(shù)
PARTICLE::~PARTICLE()
{
	if(Dim)
	{
		delete []X;
		delete []V;
		delete XBest;
	}
}

//設(shè)置微粒的維數(shù)
void PARTICLE::SetDim(int d)
{
	if(X) delete []X;
	if(V) delete []V;
	if(XBest) delete []XBest;
	Dim = d;
	X = new double[Dim];
	V = new double[Dim];
	XBest = new double[Dim];
}

//PSO構(gòu)造函數(shù)
PSO::PSO()
{
	Particle = 0;
	PNum = 0;
	GBestIndex = 0;
	Xup = 0;
	Xdown = 0;
	W = 1;
	C1 = 2;
	C2 = 2;
	Com = 0;
}
PSO::PSO(int dim, int num)
{
	Particle = new PARTICLE[num];
	for(int i=0; i<num; i++) Particle[i].SetDim(dim);
	PNum = num;
	GBestIndex = 0;
	Xup = new double[dim];
	Xdown = new double[dim];
	Vmax = new double[dim];
	W = 1;
	C1 = 2;
	C2 = 2;
	Com = 0;
}

//析構(gòu)函數(shù)
PSO::~PSO()
{
	if(Particle) delete []Particle;
	if(Xup) delete []Xup;
	if(Xdown) delete []Xdown;
	if(Vmax) delete []Vmax;
}
//設(shè)置坐標(biāo)上界
void PSO::SetXup(double *up)
{
	if(!Particle) return;
	for(int i=0; i<Particle[0].Dim; i++)
	Xup[i] = up[i];
}
//設(shè)置坐標(biāo)下界
void PSO::SetXdown(double *d)
{
	if(!Particle) return;
	for(int i=0; i<Particle[0].Dim;i++)
	Xdown[i] = d[i];
}
//設(shè)置最大速度
void PSO::SetVmax(double *max)
{
	if(!Particle) return;
	for(int i=0; i<Particle[0].Dim;i++)
	Vmax[i] = max[i];
}
void PSO::SetVmax(double p)
{
	if(!Particle) return;
	for(int i=0; i<Particle[0].Dim; i++)
	Vmax[i] = (Xup[i]-Xdown[i])*p;
}

//初始化群體
void PSO::Initialize()
{
	if(!Particle) return;

	static int kk=(unsigned)time(NULL);
	srand((unsigned)time(NULL)+kk++);
	GBestIndex = 0;
	for(int i=0; i<PNum; i++)
	{
		for(int j=0; j<Particle[i].Dim; j++)
		{
			Particle[i].X[j] = rand()/(double)RAND_MAX*(Xup[j]-Xdown[j])+Xdown[j];//初始化坐標(biāo)
			Particle[i].XBest[j] = Particle[i].X[j];
			Particle[i].V[j] = rand()/(double)RAND_MAX*Vmax[j]-Vmax[j]/2;//初始化速度
		}
		Particle[i].Fit = GetFit(Particle[i]); //計(jì)算該微粒適合度
		Particle[i].FitBest = Particle[i].Fit; //設(shè)最優(yōu)適合度初值
		if(Particle[i].Fit>Particle[GBestIndex].Fit)
			GBestIndex = i;//查找群體最優(yōu)微粒
	}
}

//計(jì)算群體各個(gè)微粒適合度
void PSO::CalFit()
{
	if(!Particle) return;

	for(int i=0; i<PNum; i++)
		Particle[i].Fit = GetFit(Particle[i]);
}

//微粒飛翔,產(chǎn)生新一代微粒
void PSO::ParticleFly()
{
	static double FitBak[100];
	if(!Particle) return;

	static int tt=(unsigned)time(NULL);
	srand((unsigned)time(NULL)+tt++);
	//整個(gè)群體飛向新的位置
	for(int i=0; i<PNum; i++)
	{
		for(int j=0; j<Particle[i].Dim; j++)
			Particle[i].V[j] = W*Particle[i].V[j]+// (FitBak[i]-Particle[i].Fit)+//修改速度
				rand()/(double)RAND_MAX*C1*(Particle[i].XBest[j]-Particle[i].X[j])+
				rand()/(double)RAND_MAX*C2*(Particle[GBestIndex].XBest[j]-Particle[i].X[j]);
		for(j=0; j<Particle[i].Dim; j++) //檢查速度最大值
		{
			if(Particle[i].V[j]>Vmax[j]) Particle[i].V[j] = Vmax[j];
			if(Particle[i].V[j]<-Vmax[j]) Particle[i].V[j] = -Vmax[j];
		}
		for(j=0; j<Particle[i].Dim; j++)
		{
			Particle[i].X[j] += Particle[i].V[j]; //修改坐標(biāo)
			if(Particle[i].X[j]>Xup[j]) Particle[i].X[j]=Xup[j];//保護(hù)
			if(Particle[i].X[j]<Xdown[j]) Particle[i].X[j]=Xdown[j];
		}
	}
	//計(jì)算各微粒適合度
	CalFit();
	for(i=0; i<PNum; i++) FitBak[i] = Particle[i].Fit;
	//設(shè)置新的個(gè)體最好位置
	for(i=0; i<PNum; i++)
	if(Particle[i].Fit>=Particle[i].FitBest)
	{
		Particle[i].FitBest = Particle[i].Fit;
		for(int j=0; j<Particle[i].Dim; j++)
		Particle[i].XBest[j] = Particle[i].X[j];
	}
	//設(shè)置新的最優(yōu)個(gè)體
	GBestIndex = 0;
	for(i=0; i<PNum; i++)
		if(Particle[i].FitBest>=Particle[GBestIndex].FitBest && i!=GBestIndex) GBestIndex = i;
}

//運(yùn)行群粒算法
PARTICLE& PSO::Run(int n)
{
	Initialize();
	double *opt_p = new double[Particle[0].Dim]; //通訊用數(shù)組，最優(yōu)點(diǎn)坐標(biāo)
	double **opt_a = new double*[PNum]; //通訊用數(shù)組，所有點(diǎn)坐標(biāo)
	for(int i=0; i<n; i++)
	{
		ParticleFly();
		if(Com) //通訊函數(shù)存在，完成通訊
		{
			for(int k=0; k<Particle[0].Dim; k++)
				opt_p[k]=Particle[GBestIndex].XBest[k];//拷貝最優(yōu)點(diǎn)坐標(biāo)
			for(k=0; k<PNum; k++) 
				opt_a[k] = Particle[k].X; //指向所有點(diǎn)坐標(biāo)

			if(!Com(Particle[GBestIndex].FitBest,opt_p,opt_a,GBestIndex)) 
				break;
		}
	}
	delete []opt_p;
	delete []opt_a;
	return Particle[GBestIndex];
}

PARTICLE& PSO::Run(double fit)
{
	double *opt_p = new double[Particle[0].Dim]; //通訊用數(shù)組，最優(yōu)點(diǎn)坐標(biāo)
	double **opt_a = new double*[PNum]; //通訊用數(shù)組，所有點(diǎn)坐標(biāo)
	Initialize();
	do
	{
		ParticleFly();
		if(Com) //通訊函數(shù)存在，完成通訊
		{
			for(int k=0; k<Particle[0].Dim; k++) 
				opt_p[k]=Particle[GBestIndex].XBest[k];//拷貝最優(yōu)點(diǎn)坐標(biāo)

			for(k=0; k<PNum; k++)
				opt_a[k] = Particle[k].X; //指向所有點(diǎn)坐標(biāo)

			if(!Com(Particle[GBestIndex].FitBest,opt_p,opt_a,GBestIndex)) 
				break;
		}
	}while(Particle[GBestIndex].FitBest<fit);

	delete []opt_p;
	delete []opt_a;
	return Particle[GBestIndex];
}

//返回最佳個(gè)體
double PSO::GetBest(double *r)
{
	for(int i=0; i<Particle[GBestIndex].Dim; i++)
		r[i] = Particle[GBestIndex].XBest[i];

	return Particle[GBestIndex].FitBest;
}
?? 文件大小 32 K
?? 上傳用戶 myc
?? 所屬分類人工智能/神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)
??? 相關(guān)標(biāo)簽

#粒子群算法 #版本 #模擬 #程序
?? 快捷鍵說(shuō)明

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?? pso.h

?? 快捷鍵說(shuō)明
