智能優化算法及MATLAB實現
賈鶴鳴、吳迪、宋美佳、賴宇陽
商品描述
目錄大綱
目 錄
Contents
第 1 章 粒子群優化算法原理及其 MATLAB 實現............................................................ 1
1.1 粒子群優化算法的基本原理 ........................................................................................ 1
1.1.1 初始化階段 ........................................................................................................ 1
1.1.2 位置和速度的更新 ............................................................................................ 1
1.2 算法流程圖 .................................................................................................................... 2
1.3 粒子群優化算法的 MATLAB 實現 .............................................................................. 3
1.4 粒子群優化算法的應用案例 ........................................................................................ 5
1.4.1 求解單峰函數極值問題 .................................................................................... 5
1.4.2 求解多峰函數極值問題 .................................................................................... 7
1.4.3 拉力/壓力彈簧設計問題 ................................................................................... 9
參考文獻 ............................................................................................................................... 12
第 2 章 哈裡斯鷹優化算法原理及其 MATLAB 實現 ...................................................... 14
2.1 哈裡斯鷹優化算法的基本原理 .................................................................................. 14
2.1.1 探索階段 .......................................................................................................... 14
2.1.2 探索到開發的轉換 .......................................................................................... 15
2.1.3 開發階段 .......................................................................................................... 15
2.2 算法流程圖 .................................................................................................................. 16
2.3 哈裡斯鷹優化算法的 MATLAB 實現 ........................................................................ 17
2.4 哈裡斯鷹優化算法的應用案例 .................................................................................. 20
2.4.1 求解單峰函數極值問題 .................................................................................. 20
2.4.2 求解多峰函數極值問題 .................................................................................. 23
2.4.3 拉力/壓力彈簧設計問題 ................................................................................. 25
參考文獻 ............................................................................................................................... 28
第 3 章 沙丘貓群優化算法原理及其 MATLAB 實現 ...................................................... 30
3.1 沙丘貓群優化算法的基本原理 .................................................................................. 30
3.1.1 初始化階段 ...................................................................................................... 30
3.1.2 搜索獵物（探索階段） .................................................................................. 30
3.1.3 攻擊獵物（開發階段） .................................................................................. 31
3.1.4 探索和開發 ...................................................................................................... 31
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智能優化算法及 MATLAB 實現
3.2 算法流程圖 .................................................................................................................. 32
3.3 沙丘貓群優化算法的 MATLAB 實現 ........................................................................ 33
3.4 沙丘貓群優化算法的應用案例 .................................................................................. 35
3.4.1 求解單峰函數極值問題 .................................................................................. 35
3.4.2 求解多峰函數極值問題 .................................................................................. 37
3.4.3 拉力/壓力彈簧設計問題 ................................................................................. 39
參考文獻 ............................................................................................................................... 42
第 4 章 鯨魚優化算法原理及其 MATLAB 實現 ............................................................. 44
4.1 鯨魚優化算法的基本原理 .......................................................................................... 44
4.1.1 包圍獵物 .......................................................................................................... 44
4.1.2 氣泡網攻擊（開發階段） .............................................................................. 45
4.1.3 搜索獵物（探索階段） .................................................................................. 45
4.2 算法流程圖 .................................................................................................................. 45
4.3 鯨魚優化算法的 MATLAB 實現 ................................................................................ 46
4.4 鯨魚優化算法的應用案例 .......................................................................................... 48
4.4.1 求解單峰函數極值問題 .................................................................................. 48
4.4.2 求解多峰函數極值問題 .................................................................................. 51
4.4.3 拉力/壓力彈簧設計問題 ................................................................................. 53
參考文獻 ............................................................................................................................... 56
第 5 章 大猩猩部隊優化算法原理及其 MATLAB 實現 .................................................. 57
5.1 大猩猩部隊優化算法的基本原理 .............................................................................. 57
5.1.1 初始化階段 ...................................................................................................... 57
5.1.2 探索階段 .......................................................................................................... 57
5.1.3 開發階段 .......................................................................................................... 58
5.2 算法流程圖 .................................................................................................................. 59
5.3 大猩猩部隊優化算法的 MATLAB 實現 .................................................................... 60
5.4 大猩猩部隊優化算法的應用案例 .............................................................................. 63
5.4.1 求解單峰函數極值問題 .................................................................................. 63
5.4.2 求解多峰函數極值問題 .................................................................................. 65
5.4.3 拉力/壓力彈簧設計問題 ................................................................................. 67
參考文獻 ............................................................................................................................... 70
第 6 章 教與學優化算法原理及其 MATLAB 實現.......................................................... 72
6.1 教與學優化算法的基本原理 ...................................................................................... 72
6.1.1 初始化階段 ...................................................................................................... 72
6.1.2 教師階段 .......................................................................................................... 72
6.1.3 學習階段 .......................................................................................................... 72
6.2 算法流程圖 .................................................................................................................. 73
·V·
目 錄
6.3 教與學優化算法的 MATLAB 實現 ............................................................................ 74
6.4 教與學優化算法的應用案例 ...................................................................................... 76
6.4.1 求解單峰函數極值問題 .................................................................................. 76
6.4.2 求解多峰函數極值問題 .................................................................................. 79
6.4.3 拉力/壓力彈簧設計問題 ................................................................................. 81
參考文獻 ............................................................................................................................... 84
第 7 章 ?魚優化算法原理及其 MATLAB 實現 ............................................................. 85
7.1 魚優化算法的基本原理 .......................................................................................... 85
7.1.1 探索階段 .......................................................................................................... 85
7.1.2 開發階段 .......................................................................................................... 85
7.2 算法流程圖 .................................................................................................................. 86
7.3 魚優化算法的 MATLAB 實現 ................................................................................ 87
7.4 魚優化算法的應用案例 .......................................................................................... 89
7.4.1 求解單峰函數極值問題 .................................................................................. 89
7.4.2 求解多峰函數極值問題 .................................................................................. 92
7.4.3 拉力/壓力彈簧設計問題 ................................................................................. 94
參考文獻 ............................................................................................................................... 97
第 8 章 灰狼優化算法原理及其 MATLAB 實現 ............................................................. 98
8.1 灰狼優化算法的基本原理 .......................................................................................... 98
8.1.1 社會等級制度 .................................................................................................. 98
8.1.2 包圍獵物 .......................................................................................................... 98
8.1.3 狩獵攻擊 .......................................................................................................... 99
8.2 算法流程圖 .................................................................................................................. 99
8.3 灰狼優化算法的 MATLAB 實現 .............................................................................. 100
8.4 灰狼優化算法的應用案例 ........................................................................................ 102
8.4.1 求解單峰函數極值問題 ................................................................................ 102
8.4.2 求解多峰函數極值問題 ................................................................................ 105
8.4.3 拉力/壓力彈簧設計問題 ............................................................................... 107
參考文獻 ............................................................................................................................. 110
第 9 章 堆優化算法原理及其 MATLAB 實現 ................................................................ 111
9.1 堆優化算法的基本原理 ............................................................................................ 111
9.1.1 公司等級制度 ................................................................................................ 111
9.1.2 下屬與直接領導交互的數學模型 ................................................................ 111
9.1.3 同事之間互動的數學模型 ............................................................................ 112
9.1.4 員工自我貢獻的數學模型 ............................................................................ 112
9.1.5 聯合公式 ........................................................................................................ 112
9.2 算法流程圖 ................................................................................................................ 113
·VI·
智能優化算法及 MATLAB 實現
9.3 堆優化算法的 MATLAB 實現 .................................................................................. 114
9.4 堆優化算法的應用案例 ............................................................................................ 118
9.4.1 求解單峰函數極值問題 ................................................................................ 118
9.4.2 求解多峰函數極值問題 ................................................................................ 120
9.4.3 拉力/壓力彈簧設計問題 ............................................................................... 122
參考文獻 ............................................................................................................................. 125
第 10 章 黏菌算法原理及其 MATLAB 實現 ................................................................ 127
10.1 黏菌算法的基本原理 .............................................................................................. 127
10.1.1 接近食物階段 .............................................................................................. 127
10.1.2 包圍食物階段 .............................................................................................. 128
10.1.3 抓取食物階段 .............................................................................................. 128
10.2 算法流程圖 .............................................................................................................. 128
10.3 黏菌算法的 MATLAB 實現 .................................................................................... 129
10.4 黏菌算法的應用案例 .............................................................................................. 131
10.4.1 求解單峰函數極值問題 .............................................................................. 131
10.4.2 求解多峰函數極值問題 .............................................................................. 134
10.4.3 拉力/壓力彈簧設計問題 ............................................................................. 136
參考文獻 ............................................................................................................................. 139
第 11 章 算術優化算法原理及其 MATLAB 實現 ......................................................... 140
11.1 算術優化算法的基本原理 ...................................................................................... 140
11.1.1 初始化階段 .................................................................................................. 140
11.1.2 探索階段 ...................................................................................................... 140
11.1.3 開發階段 ...................................................................................................... 141
11.2 算法流程圖 .............................................................................................................. 141
11.3 算術優化算法的 MATLAB 實現 ............................................................................ 142
11.4 算術優化算法的應用案例 ...................................................................................... 144
11.4.1 求解單峰函數極值問題 .............................................................................. 144
11.4.2 求解多峰函數極值問題 .............................................................................. 147
11.4.3 拉力/壓力彈簧設計問題 ............................................................................. 149
參考文獻 ............................................................................................................................. 152
第 12 章 飛蛾撲火優化算法原理及其 MATLAB 實現 .................................................. 153
12.1 飛蛾撲火優化算法的基本原理 .............................................................................. 153
12.1.1 初始化階段 .................................................................................................. 153
12.1.2 位置更新階段 .............................................................................................. 154
12.2 算法流程圖 .............................................................................................................. 154
12.3 飛蛾撲火優化算法的 MATLAB 實現 .................................................................... 155
12.4 飛蛾撲火優化算法的應用案例 .............................................................................. 158
·VII·
目 錄
12.4.1 求解單峰函數極值問題 .............................................................................. 158
12.4.2 求解多峰函數極值問題 .............................................................................. 160
12.4.3 拉力/壓力彈簧設計問題 ............................................................................. 162
參考文獻 ............................................................................................................................. 165
第 13 章 小龍蝦優化算法原理及其 MATLAB 實現 ...................................................... 166
13.1 小龍蝦優化算法的基本原理 .................................................................................. 166
13.1.1 初始化階段 .................................................................................................. 166
13.1.2 定義溫度和小龍蝦的攝食量 ...................................................................... 167
13.1.3 避暑階段（探索階段） .............................................................................. 167
13.1.4 競爭階段（開發階段） .............................................................................. 168
13.1.5 覓食階段（開發階段） .............................................................................. 168
13.2 算法流程圖 .............................................................................................................. 169
13.3 小龍蝦優化算法的 MATLAB 實現 ........................................................................ 170
13.4 小龍蝦優化算法的應用案例 .................................................................................. 173
13.4.1 求解單峰函數極值問題 .............................................................................. 173
13.4.2 求解多峰函數極值問題 .............................................................................. 175
13.4.3 拉力/壓力彈簧設計問題 ............................................................................. 177
參考文獻 ............................................................................................................................. 180
第 14 章 標準測試函數 .............................................................................................. 181
14.1 23 個標準測試函數 ................................................................................................. 181
14.1.1 23 個標準測試函數的圖像及代碼 ............................................................. 184
14.1.2 23 個標準測試函數的收斂曲線 ................................................................. 211
14.2 CEC 2014 測試集 .................................................................................................... 215
14.2.1 CEC 2014 測試集的一些定義 .................................................................... 221
14.2.2 CEC 2014 測試集的圖像及代碼 ................................................................ 228
14.2.3 CEC 2014 測試集的收斂曲線 .................................................................... 265
14.3 CEC 2017 測試集 .................................................................................................... 269
14.3.1 CEC 2017 測試集的一些定義 .................................................................... 276
14.3.2 CEC 2017 測試集的圖像及代碼 ................................................................ 284
14.3.3 CEC 2017 測試集的收斂曲線 .................................................................... 320
14.4 CEC 2020 測試集 .................................................................................................... 325
14.4.1 CEC 2020 測試集的一些定義 .................................................................... 329
14.4.2 CEC 2020 測試集的圖像及代碼 ................................................................ 335
14.4.3 CEC 2020 測試集的收斂曲線 .................................................................... 348
第 15 章 工程設計問題 .............................................................................................. 351
15.1 焊接梁設計問題 ...................................................................................................... 351
15.2 多片式離合器制動器設計問題 .............................................................................. 353
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智能優化算法及 MATLAB 實現
15.3 減速器設計問題 ...................................................................................................... 356
15.4 汽車防碰撞設計問題 .............................................................................................. 359
15.5 三桿桁架設計問題 .................................................................................................. 361
15.6 壓力容器設計問題 .................................................................................................. 363
第 16 章 統計校驗指標及代碼 .................................................................................... 366
16.1 統計數據分析 .......................................................................................................... 366
16.2 探索與開發 .............................................................................................................. 367
16.3 箱形圖 ...................................................................................................................... 371
16.4 Wilcoxon 秩和檢驗 ................................................................................................. 372
16.5 Friedman 檢測 .......................................................................................................... 373
