植物花授粉算法及应用研究

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1、学校代码１０６０８学号２０１３０８１２０３４００分类号ＴＰ１巧密级公开，．１？．．．Ｉ．Ｉ＞．、＂＇．．Ｉ，ＯｕａｎｇｘｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｆｏｒＮａｔｉｏｎａｌｉｔｉｅｓ硕去学化冷文＼Ｉ植物花授紛算法及应巧研究研巧生姓名：王容导师姓名职热：周永权教授学科专业：计算机应用技术所属学院！信息科学与工程学院年级：２０１３级论文完成时间：２０１６年６月摘要植物花授粉算法及应用研究摘要植物花授粉算法是模拟

2、自然界中植物花朵授粉行为机理而设计的一种新型启发式优化算法，该算法的局部搜索过程和全局搜索过程分别模拟自花授粉和异花授粉行为，并通过随机扰动来均衡算法局部搜索和全局搜索的强度。该算法具有结构简单，鲁棒性强，搜索能力强,容易实现等特点。目前，花授粉算法已被成功地应用于求解各种复杂的优化问题。但随着研究的深入,研究者发现算法存在着后期寻优精度不高，易陷入局部最优等缺陷，限制了花授粉算法的应用范围。本文针对目前植物花授粉算法所存在的一些不足进行了一些分析与改进，并将改进算法应用于一些经典的优化问题中，目的在于进

3、一步完善花授粉算法的理论基础并拓展其应用范围。本文的工作主要包括以下4个方面：(1)采用精英反向学习策略扩展算法的搜索空间，增强种群多样性，同时,在开采过程中引入局部自适应搜索策略，提高了算法执行后期的寻优精度，提出一种具有精英反向学习机制的花授粉算法，该改进算法在提高算法精度的同时加快了算法收敛速度，避免算法出现早熟现象，使得花授粉算法的整体性能更优。(2)针对传统方法在求解聚类分析问题存在着精度不高，聚类效率低等不足。受蜂群行为的启发，在花授粉算法中引入抛弃算子，并将其与单纯形法相结合，克服了花授粉算

4、法易陷入局部最优的缺陷，略去了传统的K-means算法中计算聚类中心坐标的操作，提高了算法的执行效率，优化了花授粉算法对数据集的聚类分析性能。(3)引入逐维进化思想，消除了解不同维度之间相互冲突的现象，进而提高算法收敛速度和精度。同时，在自花授粉过程中，借鉴粒子群算法的搜索过程，促进了花粉与相邻花粉的信息交流，充分利用环境信息，提出一种逐维进化的花授粉算法。最后，针对无人潜航器三维路径规划问题，将逐维进化的花授粉算法应用于二维及三维路径规划问题，实验仿真结果表明，该算法较大地提高了航道规划的求解精度和收敛

5、速度。(4)引入随机定位策略，使花粉种群个体有秩序的分散到问题搜索空间，增强算法的全局探索能力，更好地平衡算法的全局搜索和局部搜索之I摘要间的矛盾。同时引入交叉的思想，进一步增强进化过程中种群的多样性。提出一种随机定位的花授粉算法，并将其应用于医学图像分割问题，实验仿真结果表明，该算法能有效地提高图像分割效率。关键词：植物花授粉算法精英反向学习策略抛弃算子随机定位策略聚类分析无人潜航器路径规划医学图像分割元启发式算法IIABSTRACTAPPLICATIONRESEARCHOFFLOWERPOLLINAT

6、IONALGORITHMABSTRACTPlantsflowerpollinationalgorithm(FPA)isanovelmeta-heuristicalgorithminspiredbythepollinationbehaviorofplantflowersinnature.Thelocalsearchandglobalsearchprocessofthealgorithmcorrespondingtotheself-pollinationandcross-pollinationprocessr

7、espectively,andthestrengthofthesetwoformofsearchbalancedbystochasticdisturbance.Becauseofitssimplestructure,strongrobustness,excellentsearchabilityandsomeothercharacters,ithasbeenresearchedbymanyscholarstosolvevariouscomplexcombinationaloptimizationproble

8、ms.Whileitalsohasdrawbacks,likepoorperformanceinprecisionandweakabilitytojumpoutofthelocaloptimal,thosealllimittheapplicationrangeofplantsflowerpollinationalgorithm.AimingatimprovingdeficienciesexistedinFPA,thisthes