基于精英协同的混洗差分进化算法及其应用

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1、第２２卷第５期运筹与管理Ｖｏｌ．２２，Ｎｏ．５２０１３年１０月ＯＰＥＲＡＴＩＯＮＳＲＥＳＥＡＲＣＨＡＮＤＭＡＮＡＧＥＭＥＮＴＳＣＩＥＮＣＥＯｃｔ．２０１３基于精英协同的混洗差分进化算法及其应用１，２１１１２张大斌，杨添柔，潘玉辰，周茜，张文生（１．华中师范大学信息管理学院，湖北武汉，４３００７９；２．中国科学院自动化研究所，北京１００１９０）摘要：提出了基于精英协同的混洗差分进化算法（ＳｈｕｆｆｌｅｄＤｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌＥｖｏｌｕｔｉｏｎ，ＳＤＥ）。该算法引入反向学习的初始化机制，并对设置的普通群和虚拟精英群采用不同的差分策略，进而将精英个体作

2、为信息通道实现种群间的信息交流；同时，借助定期混洗机制实现种群间的文化交流，从而达到协同进化的目的；此外，对长期停滞的个体进行跳变操作，以充分挖掘种群的搜索潜能，增强搜索的有效性。通过函数仿真，并与ＰＳＯ及其它差分进化算法比较，结果表明该算法具有较好的寻优能力。关键词：最优化理论；差分进化；反向学习机制；协同机制；混洗思想；多种群；连续域问题中图分类号：ＴＰ３０１．６文章标识码：Ａ文章编号：１００７-３２２１（２０１３）０５-００１７-０７ShuffledDifferentialEvolutionAlgorithmBasedonEliteSyner

3、gyandItsApplication１，２１１１２ＺＨＡＮＧＤａ-ｂｉｎ，ＹＡＮＧＴｉａｎ-ｒｏｕ，ＰＡＮＹｕ-ｃｈｅｎ，ＺＨＯＵＸｉ，ＺＨＡＮＧＷｅｎ-ｓｈｅｎｇ（１．SchoolofInformationManagement，CentralChinaNormalUniversity，Wuhan４３００７９，China；２．InstituteofAutomation，ChineseAcademyofSciences，Beijing１００１９０，China）Abstract：ＴｈｉｓｐａｐｅｒｐｒｅｓｅｎｔｓａｎｏｖｅｌＳｈｕｆｆｌｅｄＤｉｆｆｅ

4、ｒｅｎｔｉａｌＥｖｏｌｕｔｉｏｎａｌｇｏｒｉｔｈｍ（ＳＤＥ）ｂａｓｅｄｏｎｅｌｉｔｅｓｙｎｅｒｇｙ．Ｔｈｅａｌｇｏｒｉｔｈｍｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓｔｈｅｉｎｉｔｉａｌｉｚａｔｉｏｎｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆｏｐｐｏｓｉｔｉｏｎ-ｂａｓｅｄｌｅａｒｎｉｎｇ，ｅｍｐｌｏｙｓｄｉｆｆｅｒｅｎｔｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌｓｔｒａｔ-ｅｇｉｅｓｆｏｆｓｅｖｅｒａｌｏｒｄｉｎａｒｙｇｒｏｕｐｓａｎｄａｖｉｒｔｕａｌｅｌｉｔｅｇｒｏｕｐｓｏａｓｔｏｔａｋｅｔｈｅｅｌｉｔｅｉｎｄｉｖｉｄｕａｌｓａｓｔｈｅｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｃｈａｎｎｅｌｆｏｒａｃｈｉｅｖｉｎｇｉｎｆｏ

5、ｒｍａｔｉｏｎｅｘｃｈａｎｇｅａｍｏｎｇｄｉｆｆｅｒｅｎｔｇｒｏｕｐｓ．Ｍｅａｎｗｈｉｌｅ，ｉｔｒｅａｌｉｚｅｓｔｈｅｉｎｔｅｒ-ｃｕｌｔｕｒａｌｅｘｃｈａｎｇｅａｍｏｎｇｄｉｆｆｅｒｅｎｔｇｒｏｕｐｓｂｙｕｓｉｎｇａｒｅｇｕｌａｒｌｙｓｈｕｆｆｌｅｄｍｅｃｈａｎｉｓｍｗｈｉｃｈｒｅｇｒｏｕｐｓｔｈｅｓｍａｌｌｇｒｏｕｐｓｖｉａｈａｓｈｆｕｎｃｔｉｏｎ，ｓｏａｓｔｏａｃｈｉｅｖｅｔｈｅｐｏｐｕｌａｔｉｏｎｃｏ-ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ．Ｉｎａｄｄｉｔｉｏｎ，ｈｏｐｐｉｎｇｏｐｅｒａｔｉｏｎｏｎｔｈｅｉｎｄｉｖｉｄｕａｌｓｗｈｉｃｈａｒｅｉｎｔｈｅｌｏｎｇ

6、-ｔｅｒｍｓｔａｇｎａｔｉｏｎｃａｎｆｕｌｌｙｔａｐｔｈｅｐｏｔｅｎｔｉａｌｏｆｐｏｐｕｌａｔｉｏｎｓｅａｒｃｈａｎｄｅｎｈａｎｃｅｔｈｅｅｆｆｅｃｔｉｖｅ-ｎｅｓｓｏｆｔｈｅｓｅａｒｃｈ．Ｂｙｔｈｅｂｅｎｃｈｍａｒｋｆｕｎｃｔｉｏｎｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ，ｔｈｅＳＤＥｐｅｒｆｏｒｍｓｂｅｔｔｅｒｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｃａｐａｂｉｌｉｔｙｉｎｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｗｉｔｈｔｈｅＰａｒｔｉｃｌｅＳｗａｒｍＯｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎａｎｄｏｔｈｅｒＤｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌＥｖｏｌｕｔｉｏｎａｌｇｏｒｉｔｈｍｓ．Keywords：ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｔ

7、ｈｅｏｒｙ；ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌｅｖｏｌｕｔｉｏｎ；ｏｐｐｏｓｉｔｉｏｎ-ｂａｓｅｄｌｅａｒｎｉｎｇ；ｃｏｌｌａｂｏｒａｔｉｖｅｍｅｃｈａｎｉｓｍ；ｓｈｕｆｆｌｅｄｉｄｅａ；ｍｕｌｔｉ-ｐｏｐｕｌａｔｉｏｎ；ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｐｒｏｂｌｅｍ０引言［１，２］差分进化算法（ＤｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌＥｖｏｌｕｔｉｏｎ，ＤＥ）是由Ｓｔｏｒｎ和Ｐｒｉｃｅ于１９９５年提出的一种基于种群个体差异的采用实数编码的随机并行演化算法，具有原理简单，受控参数少，鲁棒性强和易于实现等优点。由于差分进化算法无需函数梯度信息，对函数的可导性甚至连续性要求较低，近年来在连

8、续域优化问题上得到了广泛的应用。在种群进化过程中，经变异、交叉和贪婪选择，较优的个体得以保存，并且最优个体占主导地位，并受