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智能优化算法:细菌觅食与遗传算法比较

时间:2023-11-01 理论教育 版权反馈
【摘要】:BFO算法模拟大肠杆菌的觅食行为,而GA算法则借用生物进化过程中的“适者生存”规律。BFO算法中的迁徙操作和GA算法中的变异操作都具有随机性。在应用方面,BFO算法主要应用于连续问题;而GA算法除了连续问题外,还可以应用于离散问题,比如工作车间调度等。

智能优化算法:细菌觅食与遗传算法比较

1.BFO算法和GA算法的相同点

(1)都属于智能仿生算法。BFO算法模拟大肠杆菌的觅食行为,而GA算法则借用生物进化过程中的“适者生存”规律。

(2)都具有全局搜索能力。在寻优区域内都随机地产生初始种群,因而算法在全局的寻优区域进行搜索,并将搜索重点集中于性能高的部分,从而能够提高效率且不易陷入局部极小。

(3)都根据个体的适配信息进行搜索,无需其他信息,如连续性、可导性等,因此不受函数约束条件的限制。

(4)BFO算法中的迁徙操作和GA算法中的变异操作都具有随机性。

(5)搜索过程都是从问题解的一个集合开始,而不是从单个个体开始,具有隐含并行搜索特性,从而大大减小了陷入局部极小的可能性,并且可以提高算法效率。

(6)对复杂问题,都往往不可避免地会遇到早熟收敛和收敛性能差的缺点,无法保证一定能够收敛到全局最优点。

2.BFO算法和GA算法的不同点(www.xing528.com)

(1)BFO算法中的细菌由于聚集操作的存在,先会小范围聚集后向最优区域聚集,然后所有细菌聚集在最优区域;而在GA算法中,染色体之间互相共享信息,使得整个种群都向最优区域移动。

(2)BFO算法中的细菌经过健康度函数的比较然后复制,同时将比较之后的最优结果保留了下来;而在GA算法中,以前的知识随着种群的改变被破坏。

(3)BFO算法中的四个操作可以保证产生的新个体都是优良个体;而遗传算法的诸多算子中,除选择算子可以保证选出的都是优良个体之外,变异算子和交叉算子不能保证产生的新个体是优良个体。这两个算子仅仅是引入了新的个体,如果产生的个体不够优良,引入的新个体就成为干扰因素,反而会减慢遗传算法的进化速度。

(4)在收敛方面,GA算法已经有了比较成熟的收敛性分析方法,并且可以对收敛速度进行估计;而对BFO算法的行为分析和收敛性证明仍处于初步研究阶段。

(5)GA算法的编码技术和遗传操作比较简单;而BFO算法相对于GA算法,没有交叉和变异操作,细菌只是复制和迁徙行为更新,因此原理更简单、更易实现、收敛速度更快。

(6)在应用方面,BFO算法主要应用于连续问题;而GA算法除了连续问题外,还可以应用于离散问题,比如工作车间调度等。

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