嵌入 Cat 映射的混合变异探路者算法及其应用

来源：计算机技术与发展杂志2024年第02期北京时间：

作者：毛雪迪;王冰;夏煌智;张鲁平;李永超

单位：牡丹江师范学院 数学科学学院,黑龙江 牡丹江 157000 Author(s): MAO Xue-di;WANG Bing;XIA Huang-zhi;ZHANG Lu-ping;LI Yong-chao School of Mathematical Sciences,Mudanjiang Normal University,Mudanjiang 157000,China 关键词: 探路者算法;函数优化问题;Cat 映射;混合变异;工程优化问题 Keywords: pathfinder algorithm;function optimization problem;Cat map;hybrid mutation;engineering optimization problem 分类号: TP301. 6 DOI: 10. 3969 / j. issn. 1673-629X. 2024. 02. 025 摘要: 针对探路者算法(PFA)求解精度不高、寻优速度较慢与易陷入局部最优等问题,提出一种嵌入 Cat 映射的混合变异探路者算法( CHMPFA) 运用于函数优化问题中。 首先,利用 Cat 混沌映射的随机性和分散性等特点,再结合反向学习的引导作用,使种群能够覆盖在更为广阔的搜索空间,提高算法的全局搜索能力;其次,在探路者位置更新阶段引入衰减因子平衡算法的全局和局部搜索能力,通过迭代次数的增长逐渐地缩小搜索空间范围,帮助算法快速找到最优解,从而提升算法的搜索效率和收敛速度;最后,利用变异概率随机选择柯西变异或高斯变异对最优个体进行位置扰动,两种变异策略能够帮助个体快速跳出局部最优向其它区域前进。 将 CHMPFA 在 10 个经典基准测试函数和 12 个复杂的 CEC2017 函数集上进行测试,并将其运用于压力容器工程设计问题,与原算法和其它算法的实验结果进行比较,结果表明 CHMPFA 的求解精度、寻优速度与局部最优规避性均明显加强,更低的工程造价成本进一步验证了 CHMPFA 的鲁棒性。

摘要：针对探路者算法(PFA)求解精度不高、寻优速度较慢与易陷入局部最优等问题,提出一种嵌入 Cat 映射的混合变异探路者算法( CHMPFA) 运用于函数优化问题中。 首先,利用 Cat 混沌映射的随机性和分散性等特点,再结合反向学习的引导作用,使种群能够覆盖在更为广阔的搜索空间,提高算法的全局搜索能力;其次,在探路者位置更新阶段引入衰减因子平衡算法的全局和局部搜索能力,通过迭代次数的增长逐渐地缩小搜索空间范围,帮助算法快速找到最优解,从而提升算法的搜索效率和收敛速度;最后,利用变异概率随机选择柯西变异或高斯变异对最优个体进行位置扰动,两种变异策略能够帮助个体快速跳出局部最优向其它区域前进。 将 CHMPFA 在 10 个经典基准测试函数和 12 个复杂的 CEC2017 函数集上进行测试,并将其运用于压力容器工程设计问题,与原算法和其它算法的实验结果进行比较,结果表明 CHMPFA 的求解精度、寻优速度与局部最优规避性均明显加强,更低的工程造价成本进一步验证了 CHMPFA 的鲁棒性。

关键词：探路者算法;函数优化问题;Cat 映射;混合变异;工程优化问题