最新差分进化算法教学讲义PPT课件

DE的改进方法
为了提高DE的寻优能力、加快收敛速度、 克服启发式算法常见的早熟收敛现象，许多学 者对DE算法进行改进:
▪ 控制参数的改进。 ▪ 差分策略的改进。 ▪ 选择策略的改进。 ▪ 种群重构 ▪ 混合算法。
DE的改进方法---多种扩展模式
DE算法的多种变形形式常用符号DE /x/y/ z 以 示区分,其中:
分量贡献。
基本原理——选择操作
(4) 选择操作
为了确定 x i
向量 ui t＋1
t 是否成为下一代的成员,比较
和目标向量x i t 的评价函数:
x it 1 u ix it + t1
fu it 1 fx iti 1 ,2 , ,M
o th e rw ise
反复执行(2) 至(4) 操作, 直至达到最大的进化代数tmax.
试验——MATLAB
f( x ) 3 ( 1 x 1 ) 2 e x 2 ( x 2 1 ) 2 1 0 ( 1 5 x 1 x 1 3 x 2 5 ) e x 1 2 x 2 2 1 3 e ( x 1 1 ) 2 x 2 2
差异演化算法的参数选取
差异演化算法主要涉及群体规模M 、缩放
差分进化算法
大纲
1.引言 2.基本原理 3.标准算法 4.实例 5.总结---优缺点、改进方法、研究点
引言
▪ Rainer Storn 和Kenneth Price在1996 年为求 解切比雪夫多项式而提出；
▪ DE是一种随机的并行直接搜索算法,它可对非线 性不可微连续空间函数进行最小化,以其易用性 、稳健性和强大的全局寻优能力在多个领域取得 成功；
和其它进化算法相比, 差异演化具有以下优点:
▪ 差异演化在求解非凸、多峰、非线性函数优化问题表 现极强的稳健性。
▪ 在同样的精度要求下, 差异演化算法收敛的速度快。 ▪ 差异演化算法尤其擅长求解多变量的函数优化问题。 ▪ 操作简单, 易编程实现。
缺点：
由于差异演化的关键步骤变异操作是基于群体的差 异向量信息来修正各个体的值, 随着进化代数的增加, 各个体之间的差异化信息在逐渐缩小, 以至于后期收 敛速度变慢, 甚至有时会陷入局部最优点。
▪ 护理：
▪ 病儿宜卧床休息，多喝开水。饮食应有营养、 易消化。对高热病儿可用药物降温和物理降温 法，使体温降至38C左右。
▪ 预防：
▪ 应加强锻炼，多组织幼儿在户外活动。早晨坚 持用冷水洗脸。组织幼儿户外活动时，穿戴不 宜过暖，并根据季节变化，提醒幼儿增减衣服。 合理安排饮食，保证幼儿的营养需要，但不宜 饮食过饱或过于油腻，以免消化不良使抵抗力 下降。幼儿活动室及卧室应经常通风，保持空 气新鲜。冬春季节，少带幼儿到公众场所，避 免与上感患者接触。
基本原理——交叉操作
(3) 交叉操作
交叉操作是为了增加群体的多样性, 具体操作如 下:
uij t1vijxijtt1
rand1ij CR或j randi rand1ij CR且j randi
r a 是n d 在1ij [ 0, 1 ]之间的随机小数, CR 为交叉概率, CR∈[0, 1 ], rand (i) 在[1, n ]之间的随机整数, 这种交 叉策略可确保x i ( t+ 1) 至少有一分量由x i ( t) 的相应
▪ 应用：在约束优化计算、聚类优化计算、非线 性优化控制、神经网络优化、滤波器设计、阵列 天线方向图综合及其它方面得到广泛应用。
基本原理——生成初始种群
(1) 生成初始种群 在n 维空间里随机产生满足约束条件的M 个染色体, 实施措施如下：
xi,j 0xiL j randij 0,1 xiU j xiL j ,
X——限定当前被变异的向量是“随机的”或“最佳的 ”;
Y——是所利用的差向量的个数; Z——指示交叉程序的操作方法。
DE的研究点
DE还有很多方面有待完善，需要加强 并进行深人研究：
▪ 加强DE算法理论基础和系统分析方法的研究。 ▪ 加强DE各种改进方法的综合研究。 ▪ 加强DE与其他算法的结合。 ▪ 加强DE与应用的结合。
▪ 上感是由细菌或病毒引起的鼻咽部炎症。体弱儿常 反复发生上感。感冒、急性咽炎、急性喉炎等。
▪ 症状： ▪ 1.上感症状轻重不同。较大儿童多为鼻咽部症状。鼻
塞、流鼻涕、打喷嚏、咳嗽、乏力，可有发热，一 般经3~4天可自愈。年龄较小 (3岁以下)可出现高热、 精神不振、食欲减退、呕吐、腹泻等症状，病程从1 一2天到10余天不等，有的可因高热出现惊厥。 ▪ 2.可能引发急性化脓性中耳炎、淋巴结炎、气管炎、 支气管炎等。 ▪ 3.若出现高热持续不退、咳嗽加重、喘憋等症状时需 及时诊治。
i1,2, ,M ;j1,2, n
基本原理——差分变异
(2) 变异操作
从群体中随机选择3 个染色体
x
p，1 x
p
，
2
x

p3
且( i≠p1≠p2≠p3) , 则
v ijt 1 x p 1 jtx p 2 jt x p 3 jt
xp2jtx为p3j差t异 化向量, 为缩放 因子。
基本原理——差分变异
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第六部分 婴幼儿常见病及急救
▪ 第一节 婴幼儿常见病及预防 ▪ 第二节 常用护理技术
第一节 婴幼儿常见病及预防
▪ 一、常见呼吸道疾病 ▪ 二、常见消化道疾病 ▪ 三、常见营养性疾病 ▪ 四、常见五官疾病 ▪ 五、常见皮肤病 ▪ 六、常见身体缺陷
因子 以及交叉概率CR三个参数的设定。
▪ M：一般介于5×n 与10×n 之间, 但不能少于4, 否则无法进
行变异操作;
▪ ：一般在[ 0, 2 ]之间选择, 通常取0. 5;
▪ CR：一般在[ 0, 1 ]之间选择, 比较好的选择应在0. 3 左右,
CR 大些收敛速度会加快, 但易发生早熟现象。
差异演化算法的优缺点
一、常见呼吸道疾病
▪ 呼吸道疾病是由病毒、细菌引起的呼吸道 传染性疾病，婴幼儿及学前儿童中发病率 极高，并且以病毒感染较多。
▪ 常见的呼吸道疾病有上呼吸道感染、急性 支气管炎、哮喘性支气管炎及肺炎。
▪ 其症状、预防、护理见p76表3－1。 ▪ 在此，我们主要了解最为常见的上呼吸道
感染疾病——上感。