基于粒子群算法PSO的极小值求解

Halcom

1. #include<stdio.h>
   
2. #include<string.h>
   
3. #include<stdlib.h>
   
4. #include<time.h>
   
5. #include<math.h>
   
6. 
   
7. /* PSO粒子群算法中的两个参数 */
   
8. #define c1 2         /* 学习因子1 */
   
9. #define c2 2         /* 学习因子2 */
   
10. #define w 4          /* 惯性权重  */
    
11. #define iter 150     /* 进化次数  */  
    
12. #define sizepop 300    /* 种群规模  */
    
13. #define Vmax 1       /* 粒子速度上限 */
    
14. #define Vmin -1      /* 粒子速度下限 */
    
15. #define popmax 9   /* 粒子取值范围上限 */
    
16. #define popmin -9  /* 粒子取值范围下限 */
    
17. 
    
18. #define length_data 1000   /* 预定义原始待分析数据长度 */
    
19. 
    
20. /* 适应度函数 */
    
21. double fun(double data[][4],int lineCount,double pop[])  // 染色体的适应度
    
22. {
    
23.         // 输入：
    
24.                // data为原始数据 TOA TR Peo EUI
    
25.                // lineCount为数据的长度
    
26.                // pop 种群粒子个体
    
27.         // 输出：
    
28.                // 返回粒子对应的适应度值
    
29.         int i;     // 数组长度
    
30.         double C0,C1,C2,C3,C4,C5,C6,C7,C8,C9;                   /* 待优化求解未知量 */
    
31.         double EUI_pso,TOA,TR,Peo,EUI,Z[length_data],sum_Z=0;   // 原始数据,4组数据
    
32.         C0 = pop[0]; C1 = pop[1];  C2 = pop[2]; C3 = pop[3]; C4 = pop[4];
    
33.         C5 = pop[5]; C6 = pop[6];  C7 = pop[7]; C8 = pop[8]; C9 = pop[9];
    
34. //        leng = sizeof(data)/sizeof(data[0]);                    // 数组的长度--行
    
35. //        printf("%lf\t%lf\n",C8,C9);         // 输出显示
    
36.         for(i=0;i<lineCount;i++)
    
37.         {
    
38.                 TOA = data[i][0]; TR = data[i][1]; Peo = data[i][2]; EUI = data[i][3];
    
39.         //        printf("%lf\n",TOA);
    
40.                 EUI_pso = C0 +C1*TOA +C2*TR +C3*Peo +C4*TOA*TOA +C5*TR*TR +C6*Peo*Peo +C7*TR*Peo +C8*Peo*TOA +C9*TR*TOA;  // PSO算法求解的EUI
    
41.                 //printf("%lf\n",EUI_pso);
    
42.                 Z[i]= abs( EUI-EUI_pso );  // 绝对误差和
    
43.                 // printf("%lf\n",Z[i]);
    
44.                 sum_Z = sum_Z + Z[i];      // 叠加和
    
45.         }
    
46. //        printf("%lf\t\n",sum_Z);         // 输出显示
    
47.         
    
48.         return sum_Z;                  // 绝对误差和---适应度
    
49.         
    
50. }
    
51. 
    
52. void main(void)
    
53. {
    
54.         char path_excel[]="F:\\intercompilation\\C\\visual_stUdio_2010\\ysw_vs1\\ysw20140921_c++_3\\PSO3\\PSO3"; //
    
55.         FILE *fp;                                     // 文件
    
56.         double data[length_data][4],TOA,TR,Peo,EUI;   // 原始数据,4组数据
    
57.         int i,j,k,lineCount=0;                        // 上下标
    
58.         double rand_a,rand_a1,rand_a2,rand_a3;                   // 随机数
    
59.         double pop[sizepop][10],V[sizepop][10],fitness[sizepop]; // 初始化种群变量
    
60.         double bestfitness,zbest[10],gbest[sizepop][10],fitnessgbest[sizepop],fitnesszbest,Z;
    
61. 
    
62.         // 读取文本文件
    
63.         fp = fopen(strcat(path_excel,"\\data.txt"),"r");
    
64.         if(fp==NULL)
    
65.         {
    
66.                 printf("fopen error!\n");
    
67.                 return;
    
68.         }
    
69.         while(!feof(fp))// 判断获取的字符是否是文件的结束符
    
70.         {
    
71.                 fscanf(fp,"%lf%lf%lf%lf",&TOA,&TR,&Peo,&EUI);
    
72.         //        printf("%lf\t%lf\t%lf\t%lf\n",TOA,TR,Peo,EUI);  // 输出显示
    
73.                 data[lineCount][0] = TOA;   data[lineCount][1] = TR;   
    
74.                 data[lineCount][2] = Peo;   data[lineCount][3] = EUI;
    
75.         //        printf("%lf\t%lf\t%lf\t%lf\n",data[lineCount][0],data[lineCount][1],data[lineCount][2],data[lineCount][3]);  // 输出显示
    
76.                 lineCount++;
    
77.          }
    
78.         srand(time(0)); // 初始化随机种子
    
79.         // 产生初始粒子和速度
    
80.         for(i=0;i<sizepop;i++)
    
81.         {
    
82.                 // 随机产生一个种群
    
83.                 for(j=0;j<10;j++)
    
84.                 {
    
85.                         rand_a = 2.0*rand()/RAND_MAX-1; // 产生-1到1之间随机数
    
86.                 //        printf("%lf\n",rand_a);         // 输出显示
    
87.                         pop[i][j] = popmax*rand_a;      // 初始种群   C0-C9十个未知量
    
88.                 //        printf("%lf\n",pop[i][j]);
    
89.                         V[i][j] = Vmax*rand_a;          // 初始化速度
    
90.                 }
    
91.         }
    
92.         for(i=0;i<sizepop;i++)
    
93.         {
    
94.                 // 计算适应度
    
95.                 fitness[i] = fun(data,lineCount-1,pop[i]);   // 染色体的适应度
    
96.         //        printf("%lf\n",fitness[i]);         // 输出显示
    
97.         }
    
98. 
    
99.         // 找最好的粒子个体--初始化
    
100.         bestfitness = fitness[0];         // 绝对误差和最小--初始化
     
101.         for(i=0;i<sizepop;i++)
     
102.         {
     
103.                 for(j=0;j<10;j++)
     
104.                 {
     
105.                         if(i==0)
     
106.                         {
     
107.                                 zbest[j] = pop[i][j];   // 全局最佳--初始化
     
108.                         }
     
109.                         gbest[i][j] = pop[i][j];    // 个体最佳--初始化
     
110.                 }
     
111.                 fitnessgbest[i] = fitness[i];   // 个体最佳适应度值--初始化
     
112.         }
     
113.         fitnesszbest = bestfitness;        // 全局最佳适应度值--初始化
     
114.         
     
115.         // 迭代寻优
     
116.         for(i=0;i<iter;i++)
     
117.         {
     
118.                 for(j=0;j<sizepop;j++)
     
119.                 {
     
120.                         // 速度更新
     
121.                         for(k=0;k<10;k++)
     
122.                         {
     
123.                                 rand_a1 = rand()/RAND_MAX;   // 产生0到1之间随机数
     
124.                                 rand_a2 = rand()/RAND_MAX;   // 产生0到1之间随机数
     
125.                                 V[j][k] = w*V[j][k] + c1*rand_a1*(gbest[j][k] - pop[j][k]) + c2*rand_a2*(zbest[k] - pop[j][k]);
     
126.                                 if(V[j][k]>Vmax){V[j][k]=Vmax;}  // 速度上限
     
127.                                 if(V[j][k]<Vmin){V[j][k]=Vmin;}  // 速度下限
     
128.                                 // 种群更新
     
129.                                 pop[j][k] = pop[j][k]+0.5*V[j][k];
     
130.                                 if(pop[j][k]>popmax){pop[j][k]=popmax;}  // 种群取值上限
     
131.                                 if(pop[j][k]<popmin){pop[j][k]=popmin;}  // 种群取值下限
     
132.                         }
     
133.                         // 自适应变异
     
134.                         rand_a3 = rand()/RAND_MAX;   // 产生0到1之间随机数
     
135.                         if(rand_a3>0.8)
     
136.                         {
     
137.                                 k=rand()%10;  // 变异个体标号 0-9
     
138.                                 pop[j][k] = popmax*rand()/RAND_MAX;
     
139.                         }
     
140.                         // 适应度值data,lineCount-1,pop[i])
     
141.                         fitness[j]=fun(data,lineCount-1,pop[j]);
     
142.                         // 个体最优更新
     
143.                         if(fitness[j] < fitnessgbest[j])
     
144.                         {
     
145.                                 for(k=0;k<10;k++){ gbest[j][k] = pop[j][k]; }
     
146.                                 fitnessgbest[j] = fitness[j];
     
147.                         }
     
148.                         // 群体最优更新
     
149.                          if(fitness[j] < fitnesszbest)
     
150.                          {
     
151.                                  for(k=0;k<10;k++){ zbest[k] = pop[j][k]; }
     
152.                                  fitnesszbest = fitness[j];
     
153.                          }
     
154.                 }  
     
155.                 Z = fitnesszbest;  // 存取最好适应度值
     
156. 
     
157.         }
     
158. 
     
159.         printf("最小绝对误差和值：%lf\n",Z);         // 最好适应度值输出显示
     
160.         printf("C0=%lf\tC1=%lf\tC2=%lf\tC3=%lf\tC4=%lf\n",zbest[0],zbest[1],zbest[2],zbest[3],zbest[4]);   // C0-C4输出显示
     
161.         printf("C5=%lf\tC6=%lf\tC7=%lf\tC8=%lf\tC9=%lf\n",zbest[5],zbest[6],zbest[7],zbest[8],zbest[9]);   // C5-C9输出显示
     
162. 
     
163.         printf("\n");  // 输出显示
     
164.         fclose(fp);
     
165.         system("pause");    // 消除屏幕一闪即消失的情况
     
166. }
     

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FIGHT

我的多目标优化结果优于目标:'(