改進(jìn)BFO算法在函數(shù)優(yōu)化問(wèn)題上的應(yīng)用

曹天問(wèn)，雷秀娟

陜西師范大學(xué) 計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院，西安 710062

改進(jìn)BFO算法在函數(shù)優(yōu)化問(wèn)題上的應(yīng)用

曹天問(wèn)，雷秀娟

陜西師范大學(xué) 計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院，西安 710062

1 引言

Passino于2002年提出了模擬人類大腸桿菌覓食行為的細(xì)菌覓食優(yōu)化（Bacteria Foraging Optimization，BFO）算法[1]，由于其新穎性吸引了很多學(xué)者對(duì)它進(jìn)行研究[2-6]。但是該算法存在早熟收斂的缺陷。Abraham等人[7-8]針對(duì)BFO算法的復(fù)制操作對(duì)算法的收斂性和穩(wěn)定性的影響進(jìn)行了理論分析，并得出在復(fù)制操作中引入自適應(yīng)機(jī)制能避免算法早熟。但這種理論分析是建立在一定的條件假設(shè)上的，只考慮了在一維的連續(xù)空間中兩個(gè)粒子組成的種群進(jìn)行的復(fù)制操作。本文主要是從應(yīng)用的角度出發(fā)，為了進(jìn)一步提高標(biāo)準(zhǔn)BFO算法的局部搜索能力以及算法的精度以減少早熟現(xiàn)象的發(fā)生，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)BFO算法的趨向、復(fù)制和遷徙操作進(jìn)行了改進(jìn)和優(yōu)化，并將改進(jìn)BFO算法在函數(shù)優(yōu)化問(wèn)題上進(jìn)行了仿真實(shí)驗(yàn)。

2 標(biāo)準(zhǔn)BFO算法

BFO算法的生物學(xué)基礎(chǔ)是人類腸道中大腸桿菌在覓食過(guò)程中體現(xiàn)出來(lái)的智能行為。細(xì)菌的覓食行為具有3個(gè)典型的模式，分別為趨向性行為、復(fù)制行為和遷徙行為[9]。

（1）趨向性操作。大腸桿菌的運(yùn)動(dòng)是通過(guò)其表面的鞭毛實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)鞭毛全部逆時(shí)針擺動(dòng)的時(shí)候，大腸桿菌就會(huì)向前運(yùn)動(dòng)；當(dāng)鞭毛全部順時(shí)針擺動(dòng)的時(shí)候，它就會(huì)減速直至停止并在原地旋轉(zhuǎn)。細(xì)菌在覓食的過(guò)程中，這兩種行為交替進(jìn)行。設(shè)θi(j，k，l)表示個(gè)體i當(dāng)前的位置，其中，j表示第j代趨向性行為，k表示第k代復(fù)制行為，l表示第l代遷移行為。……